小力值推力矢量測試研究.pdf

1、隨著科學技術的不斷快速發(fā)展，每年各國發(fā)射到太空中各種航天器，如衛(wèi)星、探月飛行器、飛船等，它們的姿態(tài)的調整、軌道的改變、速度的修正等，都是通過自身攜帶的小力值姿控發(fā)動機產生推力實現(xiàn)的。因此，對發(fā)動機推力精確控制非常重要。但是，由于制造、零部件安裝等方面精度的限制，導致動機產生的推力偏離理想推力。故此，需要對發(fā)動機推力進行矢量力測試，確定其偏離理想推力的矢量力參數(shù)，對發(fā)動機性能進行評定。
　　本文以小力值矢量力測量為研究對象。針對小力

2、值測量中的力值小、主側向量程比大的測試難點，從測試原理、理論分析、仿真和實驗等方面，對小力值推力矢量測試的難點進行了深入分析研究，提出相應的解決設計方案，研制出了以壓電測力儀為核心的小力值矢量力測試系統(tǒng)。
　　首先針對測試系統(tǒng)測量力量程小的難點，分析研究了影響壓電測力儀分辨率及靈敏度的因素。從理論及實驗的角度出發(fā)，研究了壓電傳感器中石英晶片的個數(shù)、切型以及尺寸等對壓電測力儀的靈敏度、分辨率的影響，對上述參數(shù)進行優(yōu)化設計;同時，對測

3、力儀所需施加的預緊力進行實驗研究，得到其對靈敏度的影響，選擇合理的預緊力提高靈敏度。
　　其次對推力測量中大量程比帶來的主向對側向產生向間干擾的難題進行分析研究，從壓電測力儀本身結構和測試系統(tǒng)的標定加載兩方面進行分析。通過有限元對測力儀上蓋進行尺寸參數(shù)的分析，得到上蓋的厚度、中心孔徑以及傳感器跨距對上蓋變形及向間干擾的影響曲線，優(yōu)化尺寸選擇合理的參數(shù)，降低向間干擾;對測試標定加載力偏差進行理論分析，得到標定加載偏差對矢量力測試精度

4、的影響;以此為指導對測試系統(tǒng)的標定加載桿的連接方式進行設計，更改為萬向節(jié)式連接，降低因標定加載偏差引起的向間干擾。
　　對壓電測力儀和整個測試系統(tǒng)進行靜態(tài)標定和矢量力模擬測量，結果表明:研制出的壓電測力儀能夠實現(xiàn)對所需要量程的小力值推力進行測量，其線性、重復性指標均在2％以內，壓電測力儀本身的向間干擾降低到4％以內;改變連接方式后，測試系統(tǒng)的向間干擾降低37.5％以上，不確定度最多降低53.9％。對矢量力參數(shù)模擬測量得到的結果不確