CN103674379B - 一种喷嘴推力测量试验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷嘴推力测量试验系统，包括气源（1）、电磁阀（4）、电爆阀（5）、过滤器（6）、拉法尔喷嘴（12）、滑动导轨（7）、第一压力传感器（2），第二压力传感器（8）、第一温度传感器（3），第二温度传感器（9）、喷嘴推力测量传感器（11）、数据采集设备（14）和远程控制器（13）；所述的喷嘴推力测量传感器（11）的一端安装在固定支架（10）上，另一端安装在拉法尔喷嘴（12）上或者安装在与拉法尔喷嘴（12）连接的管路上，所述的过滤器（6）与拉法尔喷嘴（12）之间的管路穿过固定支架（10）的中心，并与所述的固定支架（10）无接触。本发明可以在喷嘴产生推力的瞬间就可以进行数据采集，测量精度较高。

Description

一种喷嘴推力测量试验系统
技术领域
本发明涉及一种喷嘴推力测量系统，特别是一种高精度瞬态喷嘴推力测量系统。
背景技术
喷嘴推进系统结构简单，性能稳定，在宇航员空间机动行走、航天器空间维修等航天活动中获得了广泛使用，推进系统的推力是其关键性指标，为获得准确的推力数据，必须通过地面试验来加以测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度瞬态喷嘴推力测量试验系统。
本发明包括如下技术方案：
一种喷嘴推力测量试验系统，包括气源、电磁阀、电爆阀、过滤器、拉法尔喷嘴、滑动导轨、第一压力传感器，第二压力传感器、第一温度传感器，第二温度传感器、喷嘴推力测量传感器、数据采集设备和远程控制器；气源的出口与电磁阀的入口通过管路连通，电磁阀的出口与电爆阀的入口通过管路连通，电爆阀的出口与过滤器的入口通过管路连通，过滤器的出口与拉法尔喷嘴的入口通过管路连通，拉法尔喷嘴的出口直接排空；电磁阀的控制端和电爆阀的控制端与远程控制器通过电缆连接；所述的气源与电磁阀之间的管路设有第一压力传感器和第一温度传感器，用于测量气源输出气体的压力和温度；所述的第一压力传感器和第一温度传感器的输出端与数据采集设备通过电缆相连；所述的过滤器与拉法尔喷嘴之间的管路上设有第二压力传感器和第二温度传感器，用于测量喷嘴入口气体的压力和温度；所述的第二压力传感器和第二温度传感器的输出端与数据采集设备通过电缆连接；所述的喷嘴推力测量传感器的一端安装在固定支架上，另一端安装在拉法尔喷嘴上或者安装在与拉法尔喷嘴连接的管道上，所述的过滤器与拉法尔喷嘴之间的管路穿过固定支架的中心，并与所述的固定支架无接触；所述的喷嘴推力测量传感器的输出端与数据采集设备通过电缆连接；所述的远程控制器与数据采集设备通过电缆连接。
所述的气源与过滤器之间的管路全部放置在滑动支架上，所述滑动支架安装在滑动导轨上。
所述的气源与拉法尔喷嘴之间的管路全部放置在滑动支架上，所述滑动支架安装在滑动导轨上。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的喷嘴推力测量试验系统包括气源、电磁阀、电爆阀、过滤器、拉法尔喷嘴、滑动导轨、第一压力传感器，第二压力传感器、第一温度传感器，第二温度传感器、喷嘴推力测量传感器、数据采集设备和远程控制器。本发明充分考虑了管路系统与周围的摩擦和数据采集过程中可能存在的时间延迟等问题，实现了推力测量的高精度和实时测量，且实现了远程控制，安全性很高。
附图说明
图1为本发明的喷嘴推力测量试验系统组成示意图。
图2为固定支架、喷嘴推力测量传感器、连接管路和喷嘴连接结构示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
为精确测量由拉法尔喷嘴产生的推力，本发明通过作用力与反作用力的原理设计喷嘴推力测量试验系统。
如图1所示，本发明的喷嘴推力测量试验系统包括气源1、电磁阀4、电爆阀5、过滤器6、拉法尔喷嘴12、滑动导轨7、第一压力传感器2，第二压力传感器8、第一温度传感器3，第二温度传感器9、喷嘴推力测量传感器11、数据采集设备14和远程控制器13。气源1与电磁阀4的一端通过管路连接，在两者之间的管路上设置第一压力传感器2和第一温度传感器3，用于测量气源输出气体的压力和温度。电磁阀4的出口端与电爆阀5的入口端通过管路连接、电爆阀5的出口端和过滤器6的一端通过管路连接。如图2所示，与过滤器6的另一端连接的管路16穿过固定支架和喷嘴推力测量传感器11的中心连接拉法尔喷嘴12，喷嘴推力测量传感器11的一端固定在固定支架10上，另一端固定在拉法尔喷嘴12上或者安装在与拉法尔喷嘴12连接的管路16上。在过滤器6与拉法尔喷嘴12之间的管路16上设置第二压力传感器8、第二温度传感器9，用于测量喷嘴喷出气体的压力和温度。远程控制器13通过电缆分别与电磁阀4、电爆阀5、数据采集设备14相连。数据采集设备14通过电缆分别与第一压力传感器2和第一温度传感器3、喷嘴推力测量传感器11、第二压力传感器8、第二温度传感器9相连。
本发明的工作原理：喷嘴12工作时喷出气体的反用力使得喷嘴或者与喷嘴相连接的管路相对固定支架产生微小位移，由所述喷嘴推力测量传感器感受微小位移转换成电信号并在数据采集设备14上显示出推力值。本发明以电爆阀5作为整个系统工作的开关，电爆阀5打开，喷嘴产生推力，由喷嘴推力测量传感器11进行测量，由数据采集设备通过第一压力传感器2、第一温度传感器3、第二压力传感器8和第二温度传感器9实时测量采集整个试验系统中的压力和温度值，并记录喷嘴推力测量传感器11测量的推力数据。气源至喷嘴之间的管路全部安装在滑动支架上，也可以将气源至过滤器之间的管路安装在滑动支架上；滑动支架固定在滑动导轨上，能够将管路与周围之间的摩擦力最大限度减小，喷嘴推力测量传感器11安装在固定支架10上，通过将微小变形量转换成电信号的方式测量喷嘴推力值。
本发明的喷嘴推力测量试验系统的工作过程如下：
使用时启动远程控制器13，并通过远程控制器13启动数据采集设备14；
打开气源1向管路中充气，通过第一压力传感器2和第二温度传感器3测量气源输出的气体压力和温度并输入至数据采集设备，当数据采集设备采集的气体压力和温度到达目标值时，通过远程控制器13开启电磁阀4；
上述操作确认无误后，由远程控制器13同时启动电爆阀5；
由数据采集设备14进行喷嘴推力测量传感器11、第二压力传感器8和第二温度传感器9的数据采集；
待达到试验所要求的时间后，由远程控制器13关闭电磁阀4；
关闭气源1，排空管路内剩余气体，关闭数据采集设备14和远程控制器13；
查看数据采集设备采集的喷嘴推力测量传感器11数据，第二压力传感器8和第二温度传感器9的数据；当第二压力传感器8和第二温度传感器9的数据满足喷嘴喷出气体压力和温度要求的时刻，作为喷嘴正常工作的时刻，并获得从喷嘴正常工作时刻开始喷嘴推力随时间变化曲线。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种喷嘴推力测量试验系统，其特征在于：包括气源(1)、电磁阀(4)、电爆阀(5)、过滤器(6)、拉法尔喷嘴(12)、滑动导轨(7)、第一压力传感器(2)，第二压力传感器(8)、第一温度传感器(3)，第二温度传感器(9)、喷嘴推力测量传感器(11)、数据采集设备(14)和远程控制器(13)；气源(1)的出口与电磁阀(4)的入口通过管路连通，电磁阀(4)的出口与电爆阀(5)的入口通过管路连通，电爆阀(5)的出口与过滤器(6)的入口通过管路连通，过滤器(6)的出口与拉法尔喷嘴(12)的入口通过管路连通，拉法尔喷嘴(12)的出口直接排空；电磁阀(4)的控制端和电爆阀(5)的控制端与远程控制器(13)通过电缆连接；所述的气源(1)与电磁阀(4)之间的管路设有第一压力传感器(2)和第一温度传感器(3)，用于测量气源输出气体的压力和温度；所述的第一压力传感器(2)和第一温度传感器(3)的输出端与数据采集设备(14)通过电缆相连；所述的过滤器(6)与拉法尔喷嘴(12)之间的管路上设有第二压力传感器(8)和第二温度传感器(9)，用于测量喷嘴入口气体的压力和温度；所述的第二压力传感器(8)和第二温度传感器(9)的输出端与数据采集设备(14)通过电缆连接；所述的喷嘴推力测量传感器(11)的一端安装在固定支架(10)上，另一端安装在拉法尔喷嘴(12)上或者安装在与拉法尔喷嘴(12)连接的管路上，所述的过滤器(6)与拉法尔喷嘴(12)之间的管路穿过固定支架(10)的中心，并与所述的固定支架(10)无接触；所述的喷嘴推力测量传感器(11)的输出端与数据采集设备(14)通过电缆连接；所述的远程控制器(13)与数据采集设备(14)通过电缆连接；所述的气源(1)与过滤器(6)之间的管路全部放置在滑动支架上或者所述的气源(1)与拉法尔喷嘴(12)之间的管路全部放置在滑动支架上，所述滑动支架安装在滑动导轨(7)上；
在进行推力测量时启动远程控制器(13)，并通过远程控制器(13)启动数据采集设备(14)；打开气源(1)向管路中充气，通过第一压力传感器(2)和 第二温度传感器(3)测量气源输出的气体压力和温度并输入至数据采集设备(14)，当数据采集设备(14)采集的气体压力和温度到达目标值时，通过远程控制器(13)开启电磁阀(4)；
上述操作确认无误后，由远程控制器(13)同时启动电爆阀(5)；
由数据采集设备(14)进行喷嘴推力测量传感器(11)、第二压力传感器(8)和第二温度传感器(9)的数据采集；
待达到试验所要求的时间后，由远程控制器(13)关闭电磁阀(4)；关闭气源(1)，排空管路内剩余气体，关闭数据采集设备(14)和远程控制器(13)；
查看数据采集设备(14)采集的喷嘴推力测量传感器(11)数据，第二压力传感器(8)和第二温度传感器(9)的数据；当第二压力传感器(8)和第二温度传感器(9)的数据满足喷嘴喷出气体压力和温度要求的时刻，作为喷嘴正常工作时刻，并获得从喷嘴正常工作时刻开始喷嘴推力随时间变化曲线。
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