CN105043625B - 应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，包括动架、定架、测力组件，动架上侧安装支撑结构；动架下侧由定架上的顶杆支撑；动架下侧有传力架，传力架与在定架上的推力墩之间安装有测力组件；测力组件与发动机推力方向平行；动架下侧前后两端分别通过板簧组件与定架连接。本发明将测力组件和承力架安装在动架下方且与推力方向平行的位置上，解决了推力测量装置对试验气流影响的问题；在测力组件加入叉簧，补偿测力组件中零件的加工误差和轴线对准的同轴度误差；通过板簧组件提供相反的力矩，平衡试验时发动机和动架整体结构受到的俯仰力矩，并且保证在点火过程中发动机所受的弹阻力最小，满足推力测量装置高精度要求。
Description
技术领域
本发明属于航天技术领域，涉及一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置。
背景技术
固体冲压发动机自由射流试验用于模拟冲压发动机高空高速飞行环境，其模拟参数包括：飞行马赫数、飞行高度对应静温、静压等，可以在该试验系统中开展全尺寸发动机进气道试验、全尺寸发动机性能试验和结构考核试验，从而在地面全面测试冲压发动机综合性能，为冲压发动机飞行试验奠定良好基础。
固冲发动机的推力是其性能参数的重要部分，推力测量装置是将发动机按所要求的试验状态定位和固定在试车台的一种试验设备，使发动机在试车过程中，保持规定的位置和状态，保证推力等参数的测量，一般包括动架、定架、推力架、测力组件、小位移组件等。
传统的固体火箭发动机地面静止试验，推力测量装置的测力组件与发动机同轴布置。而自由射流试验中，固冲发动机进气道的进气是通过发动机前方的自由射流喷管吹入的，若将测力组件与发动机同轴布置，将严重影响来流气流。
发明内容
要解决的技术问题
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提供一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，以解决推力测量装置对固体冲压发动机试验气流影响的问题。
本发明的技术方案为：
在本发明的一个方面，本发明提出一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，包括动架、定架、测力组件；其特征在于：动架上侧安装用于支撑待测固体冲压发动机的支撑结构；动架下侧由安装在定架上的顶杆支撑；动架下侧安装有传力架，传力架与安装在定架上的推力墩之间安装有测力组件；测力组件与待测固体冲压发动机推力方向平行。
根据本发明的实施例，该推力测量装置将测力组件和承力架安装在动架下方且与推力方向平行的位置上，解决了推力测量装置对固体冲压发动机试验气流影响的问题，在不考虑系统误差的情况下，测力组件的测量值等于发动机的推力值。
另外，根据本发明的实施例，还可以具有如下附加的技术特征：
一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，其特征在于：动架下侧前后两端还分别通过板簧组件与定架连接，两组板簧组件提供力矩平衡固体冲压发动机自由射流试验时，固体冲压发动机和动架整体结构受到的俯仰力矩。
一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，其特征在于：板簧组件由上座、板簧、下座组成，上座与动架连接，下座与定架连接，板簧通过锁紧螺栓连接在上座和下座之间。
一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，其特征在于：测力组件包括活套法兰、螺套、锁紧螺母、螺杆、叉簧、工作传感器和连接法兰；活套法兰安装在推力墩上，连接法兰安装在传力架上；螺套、锁紧螺母、螺杆安装在活套法兰和叉簧之间，调节测力组件整体长度；叉簧和连接法兰之间安装工作传感器。
根据本发明的实施例，该推力测量装置在测力组件加入叉簧挠性件，能够补偿测力组件中零件的加工误差和轴线对准的同轴度误差；此外还通过板簧组件提供相反的力矩，平衡固体冲压发动机自由射流试验时，在推力和承力墩力共同作用下，固体冲压发动机和动架整体结构受到的俯仰力矩，并且保证在点火过程中发动机所受的弹阻力最小，满足推力测量装置高精度要求。
另外，根据本发明的实施例，还可以具有如下附加的技术特征：
一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，其特征在于：还包括原位校准装置，原位校准装置包括承力架、校准装置连接法兰、油缸、标准传感器、校准装置叉簧、传力顶杆和承力座；承力座固定在动架上，承力架固定在定架上，从承力架到承力座依次安装有校准装置连接法兰、油缸、标准传感器、校准装置叉簧、传力顶杆；油缸产生标准力，标准力作用线与待测固体冲压发动机试验时的推力作用线重合。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：固冲发动机自由射流推力测量装置示意图；
其中：1、动架；2、板簧组件；3、顶杆；4、推力墩；5、固冲发动机；6、支撑座；7、测力组件；8、传力架；9、支撑弧座；10、定架；
图2：测力组件示意图；
其中：11、活套法兰；12、螺套；13、锁紧螺母；14、螺杆；15、叉簧；16、工作传感器；17、连接法兰；
图3：板簧组件示意图；
其中：18、上座；20、锁紧螺栓；19、螺栓；21、板簧；22、下座；
图4：推力测量装置静态校准装置结构图；
其中：23、承力架；24、校准装置连接法兰；25、油缸；26、标准传感器；27、校准装置叉簧；28、传力顶杆；29、承力座。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
由于目前固体火箭发动机地面静止试验，推力测量装置的测力组件与发动机同轴布置，在进行固体冲压发动机自由射流试验时，测力组件会严重影响固体冲压发动机的来流气流，为解决这一问题，本实施例提出了一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，包括动架1、定架10、测力组件7；动架上侧安装用于支撑待测固体冲压发动机的支撑座6和支撑弧座9；动架下侧由安装在定架上的顶杆3支撑；动架下侧安装有传力架8，传力架8与安装在定架上的推力墩4之间安装测力组件7；测力组件与待测固体冲压发动机推力方向平行。
该推力测量装置将测力组件和承力架安装在动架下方且与推力方向平行的位置上，解决了推力测量装置对固体冲压发动机试验气流影响的问题，在不考虑系统误差的情况下，测力组件的测量值等于发动机的推力值。
进一步的，在动架下侧前后两端还分别通过板簧组件与定架连接。在固体冲压发动机自由射流试验时，在推力和承力墩力共同作用下，固体冲压发动机和动架整体结构会受到俯仰力矩，而板簧组件可以提供相反的力矩与所述俯仰力矩平衡。
如图3所示，板簧组件由上座18、板簧21、下座22组成，上座与动架连接，下座与定架连接，板簧通过锁紧螺栓20连接在上座和下座之间。试验前，螺栓19穿过下座的立板旋紧顶在上座的立板上，起限位保护作用，正式试验前松开螺栓19，允许板簧有推力方向的小位移。
如此，通过板簧组件提供相反的力矩，平衡固体冲压发动机自由射流试验时，在推力和承力墩力共同作用下，固体冲压发动机和动架整体结构受到的俯仰力矩，并且保证在点火过程中发动机所受的弹阻力最小，满足推力测量装置高精度要求。
如图2所示，测力组件包括活套法兰11、螺套12、锁紧螺母13、螺杆14、叉簧15、工作传感器16和连接法兰17。活套法兰安装在推力墩上，连接法兰安装在传力架上；螺套、锁紧螺母、螺杆安装在活套法兰和叉簧之间，调节测力组件整体长度，方便安装；叉簧和连接法兰之间安装工作传感器。在测力组件加入叉簧挠性件，能够补偿测力组件中零件的加工误差和轴线对准的同轴度误差。
此外，在整个推力测量装置中，存在板簧弹阻力不为零、测力组件安装误差等系统误差，所以本实施例采用原位校准装置进行原位标定来消除这些系统误差。原位校准装置包括承力架23、校准装置连接法兰24、油缸25、标准传感器26、校准装置叉簧27、传力顶杆28和承力座29。承力座固定在动架上，承力架固定在定架上，从承力架到承力座依次安装有校准装置连接法兰、油缸、标准传感器、校准装置叉簧、传力顶杆；外部推力校准液压源通过油缸产生标准力，并保证标准力作用线与待测固体冲压发动机试验时的推力作用线重合。
本发明结构性能可靠，将测力组件和承力架安装在动架下方且与推力方向平行的位置上，测力组件加入叉簧，发动机动架与定架之间有支撑板簧，保证了自由射流试验中发动机推力测量精度高，目前已经应用于固冲发动机自由射流试验中，通过使用证明，此设计已经达到了预期的目标。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (3)
1.一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，包括动架、定架、测力组件；其特征在于：动架上侧安装用于支撑待测固体冲压发动机的支撑结构；动架下侧由安装在定架上的顶杆支撑；动架下侧安装有传力架，传力架与安装在定架上的推力墩之间安装有测力组件；测力组件与待测固体冲压发动机推力方向平行；动架下侧前后两端还分别通过板簧组件与定架连接，两组板簧组件提供力矩平衡固体冲压发动机自由射流试验时，固体冲压发动机和动架整体结构受到的俯仰力矩；板簧组件由上座、板簧、下座组成，上座与动架连接，下座与定架连接，板簧通过锁紧螺栓连接在上座和下座之间；非试验时，采用螺栓穿过下座的立板旋紧顶在上座的立板上；正式试验前松开螺栓，允许板簧有推力方向的位移。
2.根据权利要求1所述一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，其特征在于：测力组件包括活套法兰、螺套、锁紧螺母、螺杆、叉簧、工作传感器和连接法兰；活套法兰安装在推力墩上，连接法兰安装在传力架上；螺套、锁紧螺母、螺杆安装在活套法兰和叉簧之间，调节测力组件整体长度；叉簧和连接法兰之间安装工作传感器。
3.根据权利要求1所述一种应用于固体冲压发动机自由射流试验的推力测量装置，其特征在于：还包括原位校准装置，原位校准装置包括承力架、校准装置连接法兰、油缸、标准传感器、校准装置叉簧、传力顶杆和承力座；承力座固定在动架上，承力架固定在定架上，从承力架到承力座依次安装有校准装置连接法兰、油缸、标准传感器、校准装置叉簧、传力顶杆；油缸产生标准力，标准力作用线与待测固体冲压发动机试验时的推力作用线重合。
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