CN109000927B - 用于导弹发动机摇摆机构性能测试的动态静态加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于导弹发动机摇摆机构性能测试的动态静态加载装置，利用该装置可模拟发动机阀体和尾喷管对发动机上的舵机进行静态或动态加载，并进行两舵机轴线同时旋转的摇摆运动，从而测试舵机性能，本发明的技术方案包括阀体组件、内框组件、外框组件、安装支架组件、砝码组件和模拟管路组件；阀体组件，包括阀体和阀体指针，内框组件，包括内框、刻度盘、内框指针及转轴，外框组件，包括外框、刻度盘、转轴，砝码组件与外框连接，模拟管路组件与发动机摇摆机构的输入接口连接。

Description

用于导弹发动机摇摆机构性能测试的动态静态加载装置

技术领域

本发明涉及一种导弹发动机加载测试装置，特别是涉及一种用于导弹发动机摇摆机构动态静态加载装置，属于航空试验与测试技术领域。

背景技术

任何导弹在交付前都需进行多种试验，包括用于测试舵机性能的静态动态加载试验，真实工况需尾喷管喷出燃料对发动机阀体施加反向推力，测试舵机性能。但实际问题是按照真实工况进行试验则成本高，风险大，不可控因素多，发动机摇摆机构安全不易保证。现有文件及专利中未查询到针对导弹发动机摇摆机构静态动态加载试验装置的相关资料和方法，中国发明专利CN201410181686.9，一种大型导弹发动机六分量测力及校准装置，该专利涉及到用工作力传感器得到六分量力，未涉及模拟发动机摇摆机构的阀体模拟件，加载方式不同，也未涉及到摇摆动作的实现。

因此，现有技术存在以下不足：

1)采用真实阀体按真实工况测试的试验成本高，风险大，加载力大小等不可控因素多，发动机摇摆机构安全不易保证；

2)公开能查询到的资料只涉及到发动机六分量测力，未涉及到具体的阀体模拟件及实现摇摆运动的加载装置和试验方法。

因此，需设计一种可模拟加载工况，对导弹发动机摇摆机构实现静态动态加载试验的装置和方法，试验成本低，安全可控。

发明内容

本发明提供了一种用于导弹发动机摇摆机构性能测试的动态静态加载装置，利用该装置可模拟发动机阀体和尾喷管对发动机上的舵机进行静态或动态加载，并进行两舵机轴线同时旋转的摇摆运动，从而测试舵机性能。

本发明的技术方案在于：包括阀体组件、内框组件、外框组件、安装支架组件、砝码组件和模拟管路组件；

阀体组件，包括阀体和阀体指针，阀体下方连接发动机摇摆机构，发动机摇摆机构固定连接在安装支架组件上，所述阀体指针设于阀体一侧，阀体两端各设有一个通孔；

内框组件，包括内框、内框刻度盘、内框指针及内框转轴，所述内框位于阀体外，内框的一组相对的内侧面各设有一内框转轴，另一组相对的内侧面设有通孔，所述阀体两端通孔分别与内框上的一内框转轴连接，所述内框刻度盘与内框指针均设于内框上，内框刻度盘位于阀体指针一侧，与阀体指针组合形成第一角度检测装置；

外框组件，包括外框、外框刻度盘、外框转轴，外框设于内框外，所述外框转轴设于外框的一组相对的内侧面上，两外框转轴分别与内框上的两通孔连接，所述外框刻度盘设于外框上，位于内框指针一侧，与内框指针组合形成第二角度检测装置；

砝码组件与外框连接，模拟管路组件与发动机摇摆机构的输入接口连接。

作为上述方案的优选，所述阀体为倒置的山字形结构，所述阀体中央下端面设有多个螺纹孔和盲孔，所述螺纹孔用以通过螺栓与发动机摇摆机构固定连接，盲孔内设置O形密封圈，用以将与发动机摇摆机构内部连通的出口密封，阀体两端向下的弯折侧各设有一通孔，所述通孔内设有轴承，所述轴承用于与内框上的两转轴连接，所述阀体指针固设于其中一轴承正上方的阀体侧面，且阀体指针中心线与其正下方的轴承轴线在同一竖直平面，阀体上表面中央设有一柱状配重块。

作为上述方案的优选，所述外框为U形结构，内框为矩形框架结构，内框上设有转轴的一组相对侧面通过转轴与阀体两端连接，内框上相对的两通孔内设有轴承，所述外框上的两转轴分别与内框上的轴承连接，所述内框指针固设于内框上其中一个轴承的正上方，且内框指针中心线与其正下方的轴承轴线在同一竖直平面上。

作为上述方案的优选，所述内框组件还包括多个调零砝码，所述调零砝码一端面设有螺杆，另一端面设有螺纹孔，相邻的调零砝码能够通过螺杆与螺纹孔的配合依次叠加，所述内框上表面四个角处各设有一螺纹孔，所述调零砝码能够通过螺杆与螺纹孔的配合固定在内框上。

作为上述方案的优选，所述安装支架组件包括底板、侧板、上支撑板及垫板，两块所述侧板固定在底板上，上支撑板与两侧板上端固定连接，所述垫板固定在上支撑板上表面中央，所述发动机摇摆机构固定在垫板上，所述外框从上支撑板下方穿过，两端与上支撑板上方的内框连接。

作为上述方案的优选，所述砝码组件包括秤杆、秤盘及砝码，所述U形结构外框的底部中央设有一螺纹孔，所述秤杆下端连接秤盘，秤杆上端为螺纹杆，且上端向上穿过所述外框底部的通孔，并通过螺母与外框固定，所述砝码一侧设有开口槽，砝码能够通过开口槽套设在秤杆上并能够依次叠加。

作为上述方案的优选，所述模拟管路组件包括三组弯管件，每组弯管件包括一根L形弯管及连接在L形弯管两端的管接头，三组弯管件一端与分别与发动机摇摆机构上的燃料输入口、氧化剂输入口及气体输入口对接，另一端分别对接燃料供应设备、氧化剂供应设备及气体供应设备。

作为上述方案的优选，所述阀体指针和内框指针分别通过螺钉和定位销与阀体和内框固定连接，所述内框和外框的转轴上均套设有挡圈。

上述技术方案的有益效果在于：

1、本发明通过阀体模拟件及倒置式的重力加载方式模拟加载工况，不需喷射燃料，并可根据测试需要通过加载砝码的方式控制载荷大小，可多次重复使用，操作方便，试验成本低，试验过程安全可控，无风险；

2、本发明为组合交叉式结构，通过阀体与内框的转轴连接、内框与外框的转轴连接，可实现加载情况下两个垂直方向的舵机分别或同时绕各自轴线的旋转或摇摆运动，模拟摇摆机构真实运动情况，测试装置有效；

3、本发明通过转轴上的专用挡圈可控制转轴与摇摆机构舵机旋转轴线的同轴要求，同时不影响阀体在转轴及内框在转轴上的旋转，调整方便，不产生额外偏转力矩，提高试验准确性；

4、本发明内框上的调零砝码可调整两舵机轴线方向指针与刻度盘的准确对零，方便舵机旋转角度的判读；

5、本发明模拟管路中的弯管结构紧凑有效，能在有限空间内实现外部气路或液路管道与发动机摇摆机构的连接，模拟压力条件的建立并避免测试过程中管路与发动机摇摆机构及测试装置发生碰撞干涉。

附图说明

图1-图4为本发明的整体结构示意图。

图5为本发明中阀体组件的结构示意图。

图6为本发明中内框组件的结构示意图。

图7为本发明中外框组件的结构示意图。

图8为本发明中安装支架组件的结构示意图。

图9为本发明中砝码组件的结构示意图。

图10为本发明中模拟管路组件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的实施例。

在本实施例之前，先对本发明中所涉及的加载客体——发动机摇摆机构以及采用本发明所述加载装置进行的加载实验做以下说明：

本发明所述发动机摇摆机构的结构参考中国专利申请201710771720.1(以下简称参考文件)，其中参考文件所述的结构中还应包括安装在所述支撑旋转块一和支撑旋转块二上的阀体。

而本申请技术方案中将发动机摇摆机构上的原有阀体去掉，采用本申请技术方案中的阀体替换原有阀体。

本发明所述加载实验是对本申请技术方案中所述阀体施加向下的压力，该压力可等效于发动机摇摆机构在真实工况下阀体向外喷射燃料产生的推力，同时在发动机摇摆机构的两个舵机(类似于参考文件中的电机一和电机二)驱动下，发动机摇摆机构产生X轴向和/或Y轴向的运动(X轴向和Y轴向同步运动为摇摆运动)，在这一过程中，测试两舵机的相关参数，以判断舵机性能。

实施例

如图1所示，本实施例的结构包括阀体101组件1、内框组件2、外框组件3、安装支架组件4、砝码组件5和模拟管路组件6；

阀体101组件1，包括阀体101和阀体指针103，阀体101下方连接发动机摇摆机构A，发动机摇摆机构A固定连接在安装支架组件4上，所述阀体指针103设于阀体101一侧，阀体101两端各设有一个通孔106；

内框组件2，包括内框201、内框刻度盘203、内框指针206及内框转轴205，所述内框201位于阀体101外，内框201的一组相对的内侧面各设有一内框转轴205，另一组相对的内侧面设有通孔202，所述阀体101两端通孔106分别与内框201上的一内框转轴205连接，所述内框刻度盘203与内框指针206均设于内框201上，内框刻度盘203位于阀体指针103一侧，与阀体指针103组合形成第一角度检测装置；

外框组件3，包括外框301、外框刻度盘303、外框转轴302，外框301设于内框201外，所述外框转轴302设于外框301的一组相对的内侧面上，两外框转轴302分别与内框201上的两通孔202连接，所述外框刻度盘303设于外框301上，位于内框指针206一侧，与内框指针206组合形成第二角度检测装置；

砝码组件5与外框301连接，模拟管路组件6与发动机摇摆机构A的输入接口(包括燃料输入口、氧化剂输入口及气体输入口)连接。

在本实施例中，所述阀体101为倒置的山字形结构，所述阀体101中央下端面108设有多个螺纹孔107和盲孔109，所述螺纹孔107用以通过螺栓与发动机摇摆机构A固定连接，盲孔109内设置O形密封圈，用以将与发动机摇摆机构A内部连通的出口密封(类似于前述参考文件中的氧化剂出口、气体出口和燃料出口)，阀体101两端向下的弯折侧各设有一通孔106，所述通孔106内设有轴承，轴承用于与内框201上的两内框转轴205连接，所述阀体指针103固设于其中一轴承正上方的阀体101侧面，且阀体指针103中心线与其正下方的轴承轴线在同一竖直平面，阀体101上表面中央设有一柱状配重块102，该配重块102用以微调发动机摇摆机构A所需的载荷，同时在试验中作为手柄能够转动阀体101，如图5所示。

在本实施例中，所述外框301为U形结构，内框201为矩形框架结构，内框201上设有内框转轴205的一组相对侧面通过内框转轴205与阀体101两端连接，内框201上相对的两通孔202内设有轴承，所述外框301上的两外框转轴302分别与内框201上的轴承连接，所述内框指针206固设于内框201上其中一个轴承的正上方，且内框指针206中心线与其正下方的轴承轴线在同一竖直平面上，如图6和7所示。

在本实施例中，所述内框组件2还包括多个调零砝码204，所述调零砝码204一端面设有螺杆，另一端面设有螺纹孔，相邻的调零砝码204能够通过螺杆与螺纹孔的配合依次叠加，所述内框201上表面四个角处各设有一螺纹孔，所述调零砝码204能够通过螺杆与螺纹孔的配合固定在内框201上，如图6所示。

在本实施例中，所述安装支架组件4包括底板401、侧板402、上支撑板403及垫板404，两块所述侧板402固定在底板401上，上支撑板403与两侧板402上端固定连接，所述垫板404固定在上支撑板403上表面中央，所述发动机摇摆机构A固定在垫板404上，所述外框301从上支撑板403下方穿过，两端与上支撑板403上方的内框201连接。

在本实施例中，所述砝码组件5包括秤杆501、秤盘502及砝码503，所述U形结构外框301的底部中央设有一通孔304，所述秤杆501下端连接秤盘502，秤杆501上端为螺纹杆，且上端向上穿过所述外框301底部的螺纹孔，并通过螺母504与外框301固定，所述砝码503一侧设有开口槽，砝码503能够通过开口槽套设在秤杆501上并依次叠加。

在本实施例中，所述模拟管路组件6包括三组弯管件，每组弯管件包括一根L形弯管601及连接在L形弯管两端的管接头602，三组弯管件一端与分别与发动机摇摆机构A上的燃料输入口、氧化剂输入口及气体输入口对接，另一端分别对接燃料供应设备、氧化剂供应设备及气体供应设备。

在本实施例中，所述阀体指针103和内框指针206分别通过螺钉104和定位销105与阀体101和内框201固定连接，所述内框201和外框301的转轴上均套设有挡圈207/305。

其工作原理如下：

先将发动机摇摆机构A上的原有阀体卸下，通过螺钉将发动机摇摆机构A固定在安装支架组件的垫板上，然后将本实施例技术方案中所述的阀体101中央下端面与发动机摇摆机构A的原阀体位置对接，通过螺栓固定，阀体中央下端面除螺纹孔外还设有多个盲孔，盲孔内设置O形密封圈，盲孔与发动机摇摆机构A原阀体位置的氧化剂出口、气体出口及燃料出口一一对应，通过盲孔及密封圈将其密封。

然后通过调零砝码调整内框角度，使阀体指针和内框指针均处于归零状态。三组弯管件一端分别与发动机摇摆机构A上的燃料输入口、氧化剂输入口及气体输入口对接，另一端分别对接燃料供应设备、氧化剂供应设备及气体供应设备。

然后根据测试需要向秤盘上添加砝码，砝码自身重力通过外框、内框及阀体传递至发动机摇摆机构A上，相当于从发动机摇摆机构A上方施加于砝码重力相当的压力，该压力及外框组件、内框组件、阀体组件共同作用即相当于真实工况下发动机尾喷管喷出燃料对发动机阀体施加的反向推力。

上述过程即为对发动机摇摆机构A的静态加载过程，在这一过程中，发动机摇摆机构A上的两舵机会与外界检测设备连接，在加载过程中监测舵机的相关参数，如电流、电压、力矩曲线等，以判断真实工况下的舵机性能。

所述动态加载过程是，添加砝码加载后，启动舵机使舵机运转，带动阀体、内框及外框绕其对应的转轴转动，即发动机摇摆机构A产生摇摆运动，在这一过程中，通过检测设备检测对应舵机的相关参数，如转速、电压、电流等，以判断真实工况下的舵机性能。

在测试过程中，需要通过外界检测设备向舵机发出角度信号，使舵机按照该角度值旋转，两舵机的旋转角度通过第一角度检测装置和第二角度检测反映。

综上所述，本发明采用特制阀体代替发动机摇摆机构A上的真实阀体，并将砝码的重力转化为阀体对发动机摇摆机构A的压力，利用该压力及外框组件、内框组件、阀体组件共同作用模拟真实工况下发动机尾喷管喷出燃料对发动机阀体施加的反向推力，以测试舵机的动态和静态性能。

Claims (8)

1.一种用于导弹发动机摇摆机构性能测试的动态静态加载装置，其特征在于：包括阀体组件、内框组件、外框组件、安装支架组件、砝码组件和模拟管路组件；

阀体组件，包括阀体和阀体指针，阀体下方连接发动机摇摆机构，发动机摇摆机构固定连接在安装支架组件上，所述阀体指针设于阀体一侧，阀体两端各设有一个通孔；

内框组件，包括内框、内框刻度盘、内框指针及内框转轴，所述内框位于阀体外，内框的一组相对的内侧面各设有一内框转轴，另一组相对的内侧面设有通孔，所述阀体两端通孔分别与内框上的一内框转轴连接，所述内框刻度盘与内框指针均设于内框上，内框刻度盘位于阀体指针一侧，与阀体指针组合形成第一角度检测装置；

外框组件，包括外框、外框刻度盘、外框转轴，外框设于内框外，所述外框转轴设于外框的一组相对的内侧面上，两外框转轴分别与内框上的两通孔连接，所述外框刻度盘设于外框上，位于内框指针一侧，与内框指针组合形成第二角度检测装置；

砝码组件与外框连接，模拟管路组件与发动机摇摆机构的输入接口连接。

2.根据权利要求1所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述阀体为倒置的山字形结构，所述阀体中央下端面设有多个螺纹孔和盲孔，所述螺纹孔用以通过螺栓与发动机摇摆机构固定连接，盲孔内设置O形密封圈，用以将与发动机摇摆机构内部连通的出口密封，阀体两端向下的弯折侧各设有一通孔，所述通孔内设有轴承，所述轴承用于与内框上的两转轴连接，所述阀体指针固设于其中一轴承正上方的阀体侧面，且阀体指针中心线与其正下方的轴承轴线在同一竖直平面，阀体上表面中央设有一柱状配重块。

3.根据权利要求2所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述外框为U形结构，内框为矩形框架结构，内框上设有转轴的一组相对侧面通过转轴与阀体两端连接，内框上相对的两通孔内设有轴承，所述外框上的两转轴分别与内框上的轴承连接，所述内框指针固设于内框上其中一个轴承的正上方，且内框指针中心线与其正下方的轴承轴线在同一竖直平面上。

4.根据权利要求3所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述内框组件还包括多个调零砝码，所述调零砝码一端面设有螺杆，另一端面设有螺纹孔，相邻的调零砝码能够通过螺杆与螺纹孔的配合依次叠加，所述内框上表面四个角处各设有一螺纹孔，所述调零砝码能够通过螺杆与螺纹孔的配合固定在内框上。

5.根据权利要求3所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述安装支架组件包括底板、侧板、上支撑板及垫板，两块所述侧板固定在底板上，上支撑板与两侧板上端固定连接，所述垫板固定在上支撑板上表面中央，所述发动机摇摆机构固定在垫板上，所述外框从上支撑板下方穿过，两端与上支撑板上方的内框连接。

6.根据权利要求5所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述砝码组件包括秤杆、秤盘及砝码，所述U形结构外框的底部中央设有一螺纹孔，所述秤杆下端连接秤盘，秤杆上端为螺纹杆，且上端向上穿过所述外框底部的通孔，并通过螺母与外框固定，所述砝码一侧设有开口槽，砝码能够通过开口槽套设在秤杆上并能够依次叠加。

7.根据权利要求1所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述模拟管路组件包括三组弯管件，每组弯管件包括一根L形弯管及连接在L形弯管两端的管接头，三组弯管件一端分别与发动机摇摆机构上的燃料输入口、氧化剂输入口及气体输入口对接，另一端分别对接燃料供应设备、氧化剂供应设备及气体供应设备。

8.根据权利要求1所述的动态静态加载装置，其特征在于：所述阀体指针和内框指针分别通过螺钉和定位销与阀体和内框固定连接，所述内框和外框的转轴上均套设有挡圈。

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