CN105649817A - 姿控发动机矢量推力加载装置 - Google Patents

姿控发动机矢量推力加载装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105649817A
CN105649817A CN201511027566.4A CN201511027566A CN105649817A CN 105649817 A CN105649817 A CN 105649817A CN 201511027566 A CN201511027566 A CN 201511027566A CN 105649817 A CN105649817 A CN 105649817A
Authority
CN
China
Prior art keywords
head
standard
draw ring
axis
loads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201511027566.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105649817B (zh
Inventor
李广会
于军
王朋军
赵飞
李广阔
张丽娜
李林永
寇鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Original Assignee
Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute filed Critical Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Priority to CN201511027566.4A priority Critical patent/CN105649817B/zh
Publication of CN105649817A publication Critical patent/CN105649817A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105649817B publication Critical patent/CN105649817B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/96—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by specially adapted arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明涉及姿控发动机矢量推力加载装置，包括加载头、连杆、传感器安装法兰以及后法兰，加载头的一端与发动机连接，加载头的另一端通过连杆与后法兰连接，传感器安装法兰位于后法兰与加载头之间，传感器安装法兰固定在不动的基础上，矢量力传感器的一端固定在传感器安装法兰上，矢量力传感器的另一端固定在加载头上；设加载头的中心位置为原点；加载头上的设置有六个拉环和两个压座；后法兰上设置有第七拉环；六个拉环和两个压座通过组合的方式实现Fy、Fz、Mx、My和Mz标准力的施加。本发明解决了矢量力传感器在试验现场原位校准过程中，矢量力传感器坐标系下的标准矢量力施加问题。

Description

姿控发动机矢量推力加载装置
技术领域
本发明涉及航天发动机试验，具体地说涉及姿控发动机矢量推力原位校准过程中，标准矢量推力加载的实现方法。
背景技术
火箭发动机在工作过程中，由于燃烧室、矢量喷管等内流场存在不对称流动，必然产生相对主推力矢量而言微小的侧向力。由于对飞行器的控制精度要求越来越高，这种微小的侧向力对飞行器的控制带来的影响作用需引起足够重视。
为了评估发动机的工作效果，现有技术中提供一种在高空模拟试验台上，研制了一套矢量推力测量系统，用于获取发动机工作的矢量推力。但由于液体火箭发动机工作过程中，需要试验台持续的给发动机供应推进剂，并且需要实时进行多参数测量，因此采用矢量力传感器直接进行液体火箭发动机矢量推力测量时，传感器测量的力值并不是真正的2000N发动机矢量推力，而是被推进剂供应管路、控制气管路、测量线缆等约束环节消耗后的矢量力，这导致矢量力传感器测量到的力值远小于发动机真实的矢量推力。因此需要进行原位校准，获取试验现场的校准系数，消除约束环节的影响。
对于矢量力传感器原位校准而言，涉及的标准力由三个方向的力载荷Fx、Fy、Fz以及三个方向的力矩载荷Mx、My、Mz构成，其标准力系的施加是其关键技术，如果标准力系施加的偏差较大，会严重影响校准精度。
发明内容
为了实现姿控发动机矢量推力测量传感器的原位校准，解决标准力系施加的技术问题，本发明提高一种姿控发动机矢量推力加载装置。
本发明的技术解决方案：
姿控发动机矢量推力加载装置，其特殊之处在于：包括加载头、连杆、传感器安装法兰以及后法兰，所述加载头的一端与发动机连接，所述加载头的另一端通过连杆与后法兰连接，所述传感器安装法兰位于后法兰与加载头之间，所述传感器安装法兰固定在不动的基础上，矢量力传感器的一端固定在传感器安装法兰上，矢量力传感器的另一端固定在加载头上；
设加载头的中心位置为原点，加载头与水平面平行的为X轴，与水平面垂直的为Z轴，发动机的中轴线为Y轴；
所述加载头上的设置有六个拉环和两个压座；后法兰上设置有第七拉环；
拉环用于实现标准拉力的施加，具有3自由度，对施加的标准拉力具有补偿作用；压座用于实现标准压力的施加，具有3自由度，对施加的标准推力具有补偿作用；六个拉环和两个压座通过组合的方式实现Fy、Fz、Mx、My和Mz标准力的施加。
第一拉环位于加载头的X轴上，标准拉力F1通过第一拉环作用在加载头上，标准拉力F1的方向与X轴同向；第二、三拉环分别位于X轴上且以Y轴对称设置，标准拉力F6通过第二拉环作用在加载头上，标准拉力F7通过第三拉环作用在加载头上，标准拉力F6、标准拉力F7的均与Z轴平行，方向相反且大小相同；第四拉环位于X轴上，第一压座位于X轴上，第四拉环与第一压座以Z轴对称设置；标准推力F8通过第一压座作用在加载头上，标准拉力F9通过第四拉环作用在加载头上，标准推力F8与标准拉力F9均与Z轴平行，方向相反且大小相同；第五拉环位于加载头的Z轴上，标准拉力F3通过第一拉环作用在加载头上，标准拉力F3的方向与Z轴同向；第六拉环位于加载头的Z轴上，第二压座位于加载头的Z轴上，第六拉环与第二压座以X轴对称设置，标准拉力F5通过第六拉环作用在加载头上，标准推力F4通过第二压座作用在加载头上，标准拉力F5与标准推力F4均与Y轴平行，方向相反且大小相同；
标准拉力F2通过第七拉环作用在后法兰上，标准拉力F2的方向与Y轴一致。
矢量力传感器通过4个螺栓与传感器安装法兰固定；加载头与矢量力传感器之间通过2个定位销定位后，由4个螺栓固定；后法兰与加载头之间通过4个带有定位功能的连杆固定。
所述加载头、连杆和后法兰均采用轻质材料LV12制作。
本发明具有如下优点：
1、矢量推力加载装置中的加载头为一体加工成型，加工精度高，可保证拉环与压座等施力点的位置精度。
2、矢量推力加载装置加载力系通过9个标准力(F1-F9)组合加载，可以实现地轴系校准方法中三个方向的力载荷Fx、Fy、Fz以及三个方向的力矩载荷Mx、My、Mz的施加。
3、矢量推力测量装置中，4个连杆、后法兰与拉环组成中Fy标准力施加方法可以绕过传感器，将作用于传感器正表面的压载和转化为拉载和，从而实现发动机的安装。
4、矢量推力加载装置整体采用LV12制作，在满足刚度、强度的条件下，质量轻。
附图说明
图1为本发明加载头的结构示意图；
图2为姿控发动机矢量推力加载装置结构示意图；
其中附图标记为：1-加载头，2-矢量力传感器，3-传感器安装法兰，4-连杆，5-后法兰，11-第一拉环，12-第二拉环，13-第三拉环，14-第四拉环，15-第五拉环，16-第六拉环，17-第七拉环，21-第一压座，22-第二压座。
具体实施方式
如图1、图2所示，姿控发动机矢量推力加载装置由加载头1、连杆4、后法兰5、传感器安装法兰3、定位销、拉环、压座等部分组成。
矢量力传感器2校准前，通过4个M12的螺栓与传感器安装法兰3固定，传感器安装法兰3与不动的基础连接；加载头1与矢量力传感器2之间通过2个定位销定位后，由4个螺栓固定，加载头1上设置了定位孔，用于实现与发动机安装法兰的定位，原位校准前通过12个M8的螺栓与发动机连接固定；
拉环用于实现标准拉力的施加，具有3自由度，对施加的标准拉力具有补偿作用；压座用于实现标准压力的施加，具有3自由度，对施加的标准推力具有补偿作用；
后法兰通过4个带有定位功能的连杆与加载头连接固定，通过拉环实现Fx推力的加载；在加载头上安装6个拉环，2个压座，通过组合的方式可以实现Fy、Fz、Mx、My、Mz等标准力的施加。为了降低加载装置的重量，加载头、连杆、后法兰采用轻质材料LV12制作。下面结合附图对本发明进行进一步说明：
(1)进行垂直标准力Fx施加时，标准拉力F1通过第一拉环11直接作用于加载头1，再通过加载头1作用于矢量力传感器中心，从而实现标准力F1的轴线与矢量力传感器X轴重合；
(2)进行轴向标准力Fy施加时，标准拉力F2通过第七拉环17作用于后法兰，再通过4根连杆传递至加载头，最后通过加载头作用于矢量力传感器中心，从而实现标准拉力F2的轴线与矢量力传感器Y轴重合；
(3)进行水平标准力Fz施加时，标准拉力F3通过第5拉环15直接作用于加载头1，再通过加载头1作用于矢量力传感器2中心，从而实现标准力F3的轴线与矢量力传感器Z轴线重合；
(4)进行绕X轴力矩Mx施加时，标准拉力F5通过第六拉环作用于加载头，标准推力F4通过第二压座作用于加载头，第六拉环与第二压座的位置为关于X轴对称，两个作用点位于Y-Z平面内且连线与Z轴平行，F4与F5大小相等、方向相反，从结构上保证标准力轴线与矢量力传感器坐标系的Z轴相交，并与矢量力传感器Y轴平行，同时关于矢量力传感器X轴对称分布，从而实现绕X轴标准力矩Mx的施加。
(5)进行绕Y轴力矩My施加时，标准拉力F6、F7通过第二、第三拉环作用于加载头，两个拉环的位置为关于Y轴对称，F6与F7大小相等、方向相反，从而实现绕Y轴标准力矩My的施加。
(6)进行绕Z轴力矩Mx施加时，标准拉力F9通过第四拉环作用于加载头，标准推力F8通过第一压座作用于加载头，第四拉环与第一压座的位置为关于Z轴对称，F8与F9大小相等、方向相反，从而实现绕Z轴标准力矩Mz的施加。

Claims (4)

1.姿控发动机矢量推力加载装置，其特征在于：包括加载头、连杆、传感器安装法兰以及后法兰，所述加载头的一端与发动机连接，所述加载头的另一端通过连杆与后法兰连接，所述传感器安装法兰位于后法兰与加载头之间，所述传感器安装法兰固定在不动的基础上，矢量力传感器的一端固定在传感器安装法兰上，矢量力传感器的另一端固定在加载头上；
设加载头的中心位置为原点，加载头与水平面平行的为X轴，与水平面垂直的为Z轴，发动机的中轴线为Y轴；
所述加载头上的设置有六个拉环和两个压座；后法兰上设置有第七拉环；
拉环用于实现标准拉力的施加，具有3自由度，对施加的标准拉力具有补偿作用；压座用于实现标准压力的施加，具有3自由度，对施加的标准推力具有补偿作用；六个拉环和两个压座通过组合的方式实现Fy、Fz、Mx、My和Mz标准力的施加。
2.根据权利要求1所述的姿控发动机矢量推力加载装置，其特征在于：
第一拉环位于加载头的X轴上，标准拉力F1通过第一拉环作用在加载头上，标准拉力F1的方向与X轴同向；第二、三拉环分别位于X轴上且以Y轴对称设置，标准拉力F6通过第二拉环作用在加载头上，标准拉力F7通过第三拉环作用在加载头上，标准拉力F6、标准拉力F7的均与Z轴平行，方向相反且大小相同；第四拉环位于X轴上，第一压座位于X轴上，第四拉环与第一压座以Z轴对称设置；标准推力F8通过第一压座作用在加载头上，标准拉力F9通过第四拉环作用在加载头上，标准推力F8与标准拉力F9均与Z轴平行，方向相反且大小相同；第五拉环位于加载头的Z轴上，标准拉力F3通过第一拉环作用在加载头上，标准拉力F3的方向与Z轴同向；第六拉环位于加载头的Z轴上，第二压座位于加载头的Z轴上，第六拉环与第二压座以X轴对称设置，标准拉力F5通过第六拉环作用在加载头上，标准推力F4通过第二压座作用在加载头上，标准拉力F5与标准推力F4均与Y轴平行，方向相反且大小相同；
标准拉力F2通过第七拉环作用在后法兰上，标准拉力F2的方向与Y轴一致。
3.根据权利要求1或3所述的姿控发动机矢量推力加载装置，其特征在于：矢量力传感器通过4个螺栓与传感器安装法兰固定；加载头与矢量力传感器之间通过2个定位销定位后，由4个螺栓固定；后法兰与加载头之间通过4个带有定位功能的连杆固定。
4.根据权利要求3所述的姿控发动机矢量推力加载装置，其特征在于：所述加载头、连杆和后法兰均采用轻质材料LV12制作。
CN201511027566.4A 2015-12-31 2015-12-31 姿控发动机矢量推力加载装置 Active CN105649817B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511027566.4A CN105649817B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 姿控发动机矢量推力加载装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511027566.4A CN105649817B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 姿控发动机矢量推力加载装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105649817A true CN105649817A (zh) 2016-06-08
CN105649817B CN105649817B (zh) 2017-05-17

Family

ID=56490206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511027566.4A Active CN105649817B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 姿控发动机矢量推力加载装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105649817B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106368852A (zh) * 2016-10-14 2017-02-01 南京航空航天大学 一种小型液体/固体火箭矢量喷管伺服控制系统和方法
CN106441675A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 烟台职业学院 一种无分载压电式推力测试装置
CN106546380A (zh) * 2016-09-28 2017-03-29 中国航空规划设计研究总院有限公司 一种无级空间标准矢量力校准装置
CN107202660A (zh) * 2017-06-06 2017-09-26 西安航天动力试验技术研究所 4‑25n姿控发动机真空热环境稳态推力校准测量装置
CN107515109A (zh) * 2017-08-04 2017-12-26 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种试验件总载测量方法
CN107940106A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 贵州航天林泉电机有限公司 一种姿控发动机管路支架组件
CN108489702A (zh) * 2018-03-05 2018-09-04 北京航空航天大学 双摆矢量喷管的双通道空气动力加载试验装置
CN109900479A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 大连理工大学 一种用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置
CN110319972A (zh) * 2019-07-01 2019-10-11 中航工程集成设备有限公司 一种全过程模拟矢量发动机推力标定装置
CN112412663A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 北京航天试验技术研究所 一种新型火箭发动机推力矢量校准装置
CN112945533A (zh) * 2021-02-06 2021-06-11 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机零部件的组合加载装置及方法
CN114215661A (zh) * 2021-11-16 2022-03-22 北京航天试验技术研究所 一种火箭发动机中心定位推力矢量测力仪
CN115077839A (zh) * 2022-06-08 2022-09-20 东北大学 一种矢量喷管扩张片矢量偏转气动力模拟动态加载装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0921726A (ja) * 1995-07-07 1997-01-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジン姿勢試験装置
JP2000321164A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 並進・姿勢制御試験装置
CN1916580A (zh) * 2006-07-31 2007-02-21 北京航空航天大学 一种适用于空间微小推力发动机的推力测量系统
CN101464215A (zh) * 2009-01-15 2009-06-24 大连理工大学 一种压电式火箭发动机推力测试装置
CN102818676A (zh) * 2012-08-16 2012-12-12 北京航空航天大学 一种推力台架原位校准系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0921726A (ja) * 1995-07-07 1997-01-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジン姿勢試験装置
JP2000321164A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 並進・姿勢制御試験装置
CN1916580A (zh) * 2006-07-31 2007-02-21 北京航空航天大学 一种适用于空间微小推力发动机的推力测量系统
CN101464215A (zh) * 2009-01-15 2009-06-24 大连理工大学 一种压电式火箭发动机推力测试装置
CN102818676A (zh) * 2012-08-16 2012-12-12 北京航空航天大学 一种推力台架原位校准系统

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106546380A (zh) * 2016-09-28 2017-03-29 中国航空规划设计研究总院有限公司 一种无级空间标准矢量力校准装置
CN106546380B (zh) * 2016-09-28 2019-02-15 中国航空规划设计研究总院有限公司 一种无级空间标准矢量力校准装置
CN106368852B (zh) * 2016-10-14 2018-08-03 南京航空航天大学 一种小型液体/固体火箭矢量喷管伺服控制系统和方法
CN106368852A (zh) * 2016-10-14 2017-02-01 南京航空航天大学 一种小型液体/固体火箭矢量喷管伺服控制系统和方法
CN106441675B (zh) * 2016-11-08 2019-02-26 烟台职业学院 一种无分载压电式推力测试装置
CN106441675A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 烟台职业学院 一种无分载压电式推力测试装置
CN107202660A (zh) * 2017-06-06 2017-09-26 西安航天动力试验技术研究所 4‑25n姿控发动机真空热环境稳态推力校准测量装置
CN107202660B (zh) * 2017-06-06 2019-07-16 西安航天动力试验技术研究所 4-25n姿控发动机真空热环境稳态推力校准测量装置
CN107515109A (zh) * 2017-08-04 2017-12-26 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种试验件总载测量方法
CN107515109B (zh) * 2017-08-04 2019-06-28 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种试验件总载测量方法
CN107940106A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 贵州航天林泉电机有限公司 一种姿控发动机管路支架组件
CN107940106B (zh) * 2017-11-10 2019-09-13 贵州航天林泉电机有限公司 一种姿控发动机管路支架组件
CN108489702A (zh) * 2018-03-05 2018-09-04 北京航空航天大学 双摆矢量喷管的双通道空气动力加载试验装置
CN109900479A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 大连理工大学 一种用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置
CN109900479B (zh) * 2019-03-28 2020-04-07 大连理工大学 一种用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置
CN110319972A (zh) * 2019-07-01 2019-10-11 中航工程集成设备有限公司 一种全过程模拟矢量发动机推力标定装置
CN112412663A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 北京航天试验技术研究所 一种新型火箭发动机推力矢量校准装置
CN112945533A (zh) * 2021-02-06 2021-06-11 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机零部件的组合加载装置及方法
CN114215661A (zh) * 2021-11-16 2022-03-22 北京航天试验技术研究所 一种火箭发动机中心定位推力矢量测力仪
CN115077839A (zh) * 2022-06-08 2022-09-20 东北大学 一种矢量喷管扩张片矢量偏转气动力模拟动态加载装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105649817B (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105649817A (zh) 姿控发动机矢量推力加载装置
CN107238457B (zh) 一种小推力测量装置
CN204228251U (zh) 用于风洞六元杆式天平动态校准的加载装置
CN105547585B (zh) 姿控发动机矢量推力原位校准装置
CA2803209C (en) System and method for ground vibration testing and weight and balance measurement
CN104006920B (zh) 自平衡式空间六维力/力矩加载装置
JP2011002435A (ja) 風洞天秤較正装置
CN204988712U (zh) 一种起落架试验载荷加载装置
CN106546380A (zh) 一种无级空间标准矢量力校准装置
CN103419088A (zh) 一种数控机床切削力模拟加载装置及方法
CN105927617B (zh) 一种飞机大型液压作动筒通用测试平台
CN105716957A (zh) 用于分离式霍普金森压杆的通用型真三轴静载预加系统
CN102351046A (zh) 一种变载荷加载试验装置及其检测载荷的方法
CN105466371A (zh) 测量飞机起落架轮轴端位置的装置及测量方法
CN103604543A (zh) 用于卫星力限振动试验的三向通用测力平台
CN204214583U (zh) 飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量装置
CN106802224A (zh) 一种模块化电液伺服垂向载荷加载装置
CN107902105B (zh) 用于模拟机载导弹连接强度可靠性的装置和方法
CN105300671A (zh) 一种精密螺栓连接扭矩-预紧力映射关系测量装置
CN103698073B (zh) 一种形状记忆合金管接头紧固压力测试装置及其测试方法
CN207892931U (zh) 一种验证作动筒承载能力的试验加载装置
Liu et al. Suspension force measuring system for hypersonic wind tunnel test: Design and tests
CN212658406U (zh) 一种可加载位移的水平向振动试验工装
CN106248384A (zh) 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法
CN104458257A (zh) 针对转轴的支反力模拟装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant