CN112412663A - 一种新型火箭发动机推力矢量校准装置 - Google Patents

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刘万龙
王得志
郑科
田国华
牛丽
李斌
朱子环
徐鑫
刘硕
邵帅
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    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
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Abstract

本发明公开了一种新型火箭发动机推力矢量校准装置，该装置由以下部分组成：基座(9)、推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)、加载法兰(10)、Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13)、火箭发动机(12)组成。可以实现携带发动机的状态下进行火箭发动机推力矢量的三分力和三分力矩校准。

Description

一种新型火箭发动机推力矢量校准装置
技术领域
本发明涉及一种推力校准加载装置，尤其涉及一种火箭发动机试验中的推力矢量校准装置，属于校准技术领域。
背景技术
在航天领域，理想状态下，火箭发动机推力作用线与发动机中心轴线重合，但实际上由于加工精度的限制，造成发动机的几何不对称性，或者高温高压燃气通过喷管的不对称流动及喷管喉部烧蚀产生的变形，导致发动机推力作用线偏离发动机中心轴线，从而产生推力偏心。“可测”、“测准”是发动机研制、生产、试验和满足总体单位目标的基本要求。所以，推力矢量校准是提高液体火箭发动机试验推力矢量测量准确性、促进试验技术进步的技术保障，是发动机研制、生产、试验及卫星总装的重要组成部分。为了准确测量推力矢量，需要有完备的推力矢量测量技术。常用的推力矢量校准装置，由于加载不方便，往往只校准三向力，而没有进行三向力矩校准，或者加载时，加载装置与发动机干涉，无法携带发动机在线加载。
发明内容
本发明的技术解决问题是：推力矢量全面校准技术，携带发动机在线加载，既进行三向推力校准，也进行三向力矩校准。
本发明的技术解决方案是：在推力测量装置结构上设置力加载结构和力矩加载结构，这样可以进行三向力和力矩校准，避免加载机构与发动机布局干涉。
本发明为一种新型火箭发动机推力矢量校准装置，图(a)为该装置的正视图，图(b)为该装置的左侧视图，图(c)为该装置的俯视图。该装置由以下部分组成：基座(9)、推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)、加载法兰(10)、Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13)、火箭发动机(12)组成。Fx为Fx加载器(14)产生的标准加载力、Fy为Fy加载器(2)产生的标准加载力、Fz为Fz加载器(5)产生的标准加载力、F1为F1加载器(4)产生的标准加载力、F2为F2加载器(8)产生的标准加载力、F3为F3加载器(16)产生的标准加载力、F4为F4加载器(15)产生的标准加载力、F5为F5加载器(11)产生的标准加载力、F6为F6加载器(13)产生的标准加载力。其中Fx沿x轴正方向，Fy沿y轴正方向，Fz沿z轴正方向。F1沿z轴正方向，F2沿z轴负方向，共同构成力矩Mx。Fz沿z轴正方向。F3沿x轴正方向，F4沿x轴负方向，共同构成力矩My。F5沿x轴负方向，F6沿x轴正方向，共同构成力矩Mz。这样可以实现火箭发动机推力矢量的三分力和三分力矩的校准。
本发明与现有技术相比的优点在于：推力矢量全面校准技术，可以携带发动机在线加载，既进行三向推力校准，也进行三向力矩校准。Fx加载器(14)安装在加载法兰(10)背面几何中心处，火箭发动机(12)安装在加载法兰(10)正面几何中心上，这样的布置使得该推力矢量校准装置能够携带发动机进行推力矢量校准。Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13)具有万向拉环，作为施加力值的转接件，该拉环具有空间六自由度，可有效避免力值加载过程中的刚性约束问题。
附图说明：
图1一种新型火箭发动机推力矢量校准装置；
图中：
1.推力矢量传感器A 2.Fy加载器 3.推力矢量传感器B 4.F1加载器
5.Fz加载器 6.推力矢量传感器C 7.推力矢量传感器D 8.F2加载器
9.基座 10.加载法兰 11.F5加载器 12.火箭发动机
13.F6加载器 14.Fx加载器 15.F4加载器 16.F3加载器
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
由附图1给出，本发明为一种新型火箭发动机推力矢量校准装置，图(a)为该装置的正视图，图(b)为该装置的左侧视图，图(c)为该装置的俯视图。该装置由以下部分组成：基座(9)、推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)、加载法兰(10)、Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13)、火箭发动机(12)组成。
其中推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)都是三向力传感器，它们按照正方形布局安装在基座(9)上共同参与推力矢量测量。加载法兰(10)安装在推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)组成的四边形的另一侧。火箭发动机(12)安装在加载法兰(10)正面几何中心上。通过推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)可以测量火箭发动机的推力矢量。
加载法兰(10)为一个长方体，正面为正方形。Fx加载器(14)安装在加载法兰(10)背面几何中心处，Fy加载器(2)安装在加载法兰(10)顶面几何中心，Fz加载器(5)安装在加载法兰(10)右侧面几何中心。F1加载器(4)安装在加载法兰(10)右侧面上端，F2加载器(8)安装在加载法兰(10)左侧面下端。F3加载器(16)安装在加载法兰(10)正面水平中线右端、F4加载器(15)安装在加载法兰(10)正面水平中线左端、F5加载器(11)安装在加载法兰(10)正面竖直中线上端、F6加载器(13)安装在加载法兰(10)正面竖直中线下端。
Fx为Fx加载器(14)产生的标准加载力、Fy为Fy加载器(2)产生的标准加载力、Fz为Fz加载器(5)产生的标准加载力、F1为F1加载器(4)产生的标准加载力、F2为F2加载器(8)产生的标准加载力、F3为F3加载器(16)产生的标准加载力、F4为F4加载器(15)产生的标准加载力、F5为F5加载器(11)产生的标准加载力、F6为F6加载器(13)产生的标准加载力。其中Fx沿x轴正方向，Fy沿y轴正方向，Fz沿z轴正方向。F1沿z轴正方向，F2沿z轴负方向，共同构成力矩Mx。Fz沿z轴正方向。F3沿x轴正方向，F4沿x轴负方向，共同构成力矩My。F5沿x轴负方向，F6沿x轴正方向，共同构成力矩Mz。这样可以实现火箭发动机推力矢量的三分力和三分力矩的校准。
Fx加载器(14)安装在加载法兰(10)背面几何中心处，火箭发动机(12)安装在加载法兰(10)正面几何中心上，这样的布置使得该推力矢量校准装置能够携带发动机进行推力矢量校准。
Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13)具有万向拉环，作为施加力值的转接件，该拉环具有空间六自由度，可有效避免力值加载过程中的刚性约束问题。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (4)

1.本发明为一种新型火箭发动机推力矢量校准装置，图(a)为该装置的正视图，图(b)为该装置的左侧视图，图(c)为该装置的俯视图；该装置由以下部分组成：基座(9)、推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)、加载法兰(10)、Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13)、火箭发动机(12)组成；其中推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)都是三向力传感器，它们按照正方形布局安装在基座(9)上共同参与推力矢量测量；加载法兰(10)安装在推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)组成的四边形的另一侧；火箭发动机(12)安装在加载法兰(10)正面几何中心上；通过推力矢量传感器A(1)、推力矢量传感器B(3)、推力矢量传感器C(6)、推力矢量传感器D(7)可以测量火箭发动机的推力矢量。
2.根据权利要求1所述的加载法兰(10)为一个长方体，正面为正方形；Fx加载器(14)安装在加载法兰(10)背面几何中心处，Fy加载器(2)安装在加载法兰(10)顶面几何中心，Fz加载器(5)安装在加载法兰(10)右侧面几何中心；F1加载器(4)安装在加载法兰(10)右侧面上端，F2加载器(8)安装在加载法兰(10)左侧面下端；F3加载器(16)安装在加载法兰(10)正面水平中线右端、F4加载器(15)安装在加载法兰(10)正面水平中线左端、F5加载器(11)安装在加载法兰(10)正面竖直中线上端、F6加载器(13)安装在加载法兰(10)正面竖直中线下端；Fx为Fx加载器(14)产生的标准加载力、Fy为Fy加载器(2)产生的标准加载力、Fz为Fz加载器(5)产生的标准加载力、F1为F1加载器(4)产生的标准加载力、F2为F2加载器(8)产生的标准加载力、F3为F3加载器(16)产生的标准加载力、F4为F4加载器(15)产生的标准加载力、F5为F5加载器(11)产生的标准加载力、F6为F6加载器(13)产生的标准加载力；其中Fx沿x轴正方向，Fy沿y轴正方向，Fz沿z轴正方向；F1沿z轴正方向，F2沿z轴负方向，共同构成力矩Mx；Fz沿z轴正方向；F3沿x轴正方向，F4沿x轴负方向，共同构成力矩My；F5沿x轴负方向，F6沿x轴正方向，共同构成力矩Mz；这样可以实现火箭发动机推力矢量的三分力和三分力矩的校准。
3.根据权利要求1所述Fx加载器(14)安装在加载法兰(10)背面几何中心处，火箭发动机(12)安装在加载法兰(10)正面几何中心上，这样的布置使得该推力矢量校准装置能够携带发动机进行推力矢量校准。
4.根据权利要求1所述Fx加载器(14)、Fy加载器(2)、Fz加载器(5)、F1加载器(4)、F2加载器(8)、F3加载器(16)、F4加载器(15)、F5加载器(11)、F6加载器(13) 具有万向拉环，作为施加力值的转接件，该拉环具有空间六自由度，可有效避免力值加载过程中的刚性约束问题。
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