CN111089674A - 一种离子推力器推力测量装置 - Google Patents

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杨俊泰
何非
黄骁
李兴坤
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force

Abstract

本发明公开了一种离子推力器推力测量装置，通过采用滑动架承载待测推力器，能够实现将推力器自重与推力测量工具的分离，同时，通过采用与滑动架连接的供气金属软管和供电软线为待测推力器提供气源和电源，能够消除线缆和管路对推力测量的无效应力的影响。

Description

一种离子推力器推力测量装置
技术领域
本发明属于电推进技术领域，具体涉及一种离子推力器推力测量装置。
背景技术
离子推力器是电推进技术的一种，其比冲高、推力微小可调、寿命长等突出优势可以有效提高卫星的有效载荷比，延长卫星的在轨寿命。为有效评估离子推力器的真实产生的推力大小并准确计算出比冲，需要开展真实点火状态下的推力直接测量，但是由于离子推力器产生的推力较小，一般仅有几十毫牛，所以该微小力的准确测量存在一定的技术难点，包括推力器自重与推力测量的分离，线缆和管路的无效应力的影响，特殊真空高温电磁环境的影响，对离子推力器微小推力测量的准确直接测量评价产生了影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种离子推力器推力测量装置，能够实现对离子推力器毫牛级微小推力的准确测量。
本发明提供的一种离子推力器推力测量装置，其特征在于，包括水平基座、滑动架4及测量台5；
所述水平基座水平固定于真空试验罐内；
所述滑动架4的水平部分通过滚轮与水平基座上表面滚动连接，所述水平部分与水平基座保持水平，所述水平部分的底部具有与水平基座相连的供气金属软管和供电软线，所述水平部分的一端与测量台5的伸出测力探头接触；滑动架4的竖直部分固定安装待测推力器并为待测推力器提供气源和电源，待测推力器束流中心出口面与所述水平部分保持水平，待测推力器的几何中心与真空试验罐的几何中心相重合；
所述测量台5固定于水平基座上表面，测量台5连接外部电源系统及供气系统，测量台5通过水平基座内的供气和供电管路为滑动架4提供气源和电源；测量台5根据获取的撞击力计算待测推力器产生的推力。
进一步地，所述水平基座包括固定基座1和中间平台2，所述中间平台2安装于固定基座1的上表面，通过调节所述中间平台2与固定基座1之间的夹角使中间平台2保持水平。
进一步地，所述测量装置还包括水平校准装置3，所述水平校准装置3安装于固定基座1与中间平台2之间用于测量中间平台2的水平度。
进一步地，所述测量台5的校准方式为：在大气环境下采用标准砝码进行初步校准，在真空环境下采用设定电测量信号进行再校准。
进一步地，所述水平基座、滑动架4及测量台5均具有温度控制功能。
有益效果：
1、本发明通过采用滑动架承载待测推力器，能够实现将推力器自重与推力测量工具的分离，同时，通过采用与滑动架连接的供气金属软管和供电软线为待测推力器提供气源和电源，能够消除线缆和管路对推力测量的无效应力的影响；
2、本发明通过增加温度控制功能能够根据待测推力器的工作情况调整固定基座1、中间平台2、滑动架4及测量台5的温度，以减小高温环境对离子推力器微小推力测量的精度的影响。
附图说明
图1为本发明提供的一种离子推力器推力测量装置的结构示意图。
其中，1-固定基座，2-中间平台，3-水平校准装置，4-滑动架，5-测量台，6-安装台，7-待测推力器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种离子推力器推力测量装置，如图1所示，包括固定基座1、中间平台2、水平校准装置3、滑动架4、测量台5及安装台6。
其中，固定基座1水平固定于真空试验罐内，以保持待测推力器的几何中心与真空试验罐的几何中心相重合。中间平台2安装于固定基座1的上表面，通过调节中间平台2与固定基座1之间的夹角使中间平台2与固定基座1保持水平。水平校准装置2安装于固定基座1与中间平台1之间用于测量中间平台2的水平度，滑动架4的水平部分通过滚轮与中间平台2上表面滚动连接，滑动架4的水平部分与中间平台2保持水平，滑动架4的水平部分的底部具有与中间平台2相连的供气金属软管和供电软线，水平部分的一端与测量台5的伸出探头接触；滑动架4的竖直部分固定安装待测推力器并为待测推力器提供气源和电源，待测推力器束流中心出口面与所述水平部分保持水平。测量台5固定安装于中间平台2上表面，测量台5连接外部电源系统及供气系统，测量台5通过中间平台2为滑动架4提供气源和电源；测量台5根据获取的滑动架4在待测推力器产生推力的作用下对测量台5产生的撞击力，计算待测推力器产生的推力。
测量过程中，在待测离子推力器工作稳定后，保持供电供气工作参数稳定设定时间后，计算设定时间内测量得到的推力值的平均值，该平均值为待测离子推力器的输出推力。
本发明中，在中间平台2与滑动架4之间，分别采用金属软管和供电软线的方式为待测推力器提供气源和电源，这种方式能够缓解推力器气路和电路管缆所产生的无效牵引力。
在对待测推力器进行测量之前，需要对测量台5的测量精度进行校准，包括以下过程：
首先在大气环境下，采用标准砝码对测量台5的力电转换装置进行初步校准；然后，对真空试验罐抽取真空，待真空度满足要求后，在真空环境下，采用设定的电测量信号对测量台5的力电转换装置进行再校准，由于电测量信号在真空等离子体环境中不会受到影响，因此能够保证校准的精度。
本发明采用的两次校准，有效保证了测量装置在真空试验罐内推力器点火的情况下，将待测推力器产生的微小推力转换为电信号的准确性和可溯源性。
在另一实施例中，通过在固定基座1、中间平台2、滑动架4及测量台5上安装温度控制装置，使固定基座1、中间平台2、滑动架4及测量台5均具有温度控制功能，在对待测推力器进行测量之前，启动温度控制功能对测量装置的温度进行控制使测量装置达到测试时的环境温度，这样的方式能够进一步减小测量的误差。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种离子推力器推力测量装置，其特征在于，包括水平基座、滑动架(4)及测量台(5)；
所述水平基座水平固定于真空试验罐内；
所述滑动架(4)的水平部分通过滚轮与水平基座上表面滚动连接，所述水平部分与水平基座保持水平，所述水平部分的底部具有与水平基座相连的供气金属软管和供电软线，所述水平部分的一端与测量台(5)的伸出测力探头接触；滑动架(4)的竖直部分固定安装待测推力器并为待测推力器提供气源和电源，待测推力器束流中心出口面与所述水平部分保持水平，待测推力器的几何中心与真空试验罐的几何中心相重合；
所述测量台(5)固定于水平基座上表面，测量台(5)连接外部电源系统及供气系统，测量台(5)通过水平基座内的供气和供电管路为滑动架(4)提供气源和电源；测量台(5)根据获取的撞击力计算待测推力器产生的推力。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述水平基座包括固定基座(1)和中间平台(2)，所述中间平台(2)安装于固定基座(1)的上表面，通过调节所述中间平台(2)与固定基座(1)之间的夹角使中间平台(2)保持水平。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括水平校准装置(3)，所述水平校准装置(3)安装于固定基座(1)与中间平台(2)之间用于测量中间平台(2)的水平度。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量台(5)的校准方式为：在大气环境下采用标准砝码进行初步校准，在真空环境下采用设定电测量信号进行再校准。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述水平基座、滑动架(4)及测量台(5)均具有温度控制功能。
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