CN115077758A - 一种管路集成化矢量推力测量装置及矢量推力解耦方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置及矢量推力解耦方法，用以解决传统测量装置存在的推进剂供应管路刚性大、向间干扰大造成的测量精度低以及无法适应高频交变推力测量的技术问题。本发明的装置包括推力定架、测量定框、测量动框及应变辐；测量定框固定在推力定架上，和测量动框通过应变辐连接；测量定框上设置有第一推进剂供应接管嘴，用于和试验台上的推进剂供应管路连通；应变辐内开设有推进剂供应通道；测量动框上设置有第二推进剂供应接管嘴，用于和发动机入口管路连接；应变辐上设置有第一传感器、第二传感器以及第三传感器；第一传感器、第二传感器、第三传感器分别设置在应变辐轴向和侧向最大应变力位置。

Description

一种管路集成化矢量推力测量装置及矢量推力解耦方法
技术领域
本发明属于推力测量领域，具体涉及一种管路集成化矢量推力测量装置及矢量推力解耦方法。
背景技术
在理想设计状态下，发动机工作产生的推力轴线应与发动机中心轴线重合，但实际由于加工精度的限制、非对称结构等因素的影响，发动机型面可能产生几何不对称，或在高温高压条件下发动机喉部与喷管的变形使燃气在喷管内产生不对称流动，导致发动机推力作用线偏离发动机中心轴线，发动机工作时产生侧向推力，即产生推力偏心。通常液体姿轨控发动机主要通过短稳态点火和脉冲点火的方式工作，对航天器施加给定方向的推力，从而实现轨道和姿态控制。地面试验需按姿轨控发动机实际飞行程序进行考核。地面试验中推力矢量测量通常采取推力定架、矢量力传感器或测力天平、发动机转接架、发动机及入口管路组合的测量原理，为保证侧向力测力准确性，转接架与矢量力传感器或测力天平通常采取直连方式。由于姿轨控发动机的工作模式，地面试验中推力测量装置受高频交变载荷作用，一方面容易导致传感器性能变差，另一方面将管路约束、转接架等对测力结果的作用放大，导致测力界面不清晰，是影响推力矢量测量精度的主要因素。
现有技术应用于液体姿轨控发动机矢量推力测量时存在以下难题：
(1)由于液体火箭发动机工作，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，这将导致矢量力传感器测量到的力值小于发动机真实的矢量推力。由于推进剂供应管路刚性过大，其对于推力测量的影响最为明显，且会影响到矢量推力测量装置的互绕系数；
(2)受复杂的安装挠性件的影响，向间相互干扰大是较难解决的问题，即于一个方向施加载荷时，其它方向均会产生输出，会导致侧向力“淹没”在干扰量内，使得其测量精度达不到要求；
(3)传统的应变式推力测量装置频响较低，无法适应复杂的高频交变推力测量；
(4)传统的测量力传感器为采用应变片粘贴工艺，并进行封胶处理，其易产生高温蠕变、疲劳、漂移等现象，不能长期在高温易腐蚀环境中工作。
发明内容
本发明的目的在于解决传统测量装置存在的推进剂供应管路刚性大、向间干扰大造成的测量精度低以及无法适应高频交变推力测量的技术问题，而提供一种管路集成化矢量推力测量装置及矢量推力解耦方法。
一种管路集成化矢量推力测量装置，包括推力定架和整体式动架，其特殊之处在于，
所述整体式动架包括测量定框、测量动框、至少4个应变辐以及推力承力墙；
所述测量定框套设在测量动框外部，测量定框和测量动框之间通过沿周向均布的多个径向设置的应变辐连接；
所述测量定框上设置有第一推进剂供应接管嘴，用于和外部试验台上的推进剂供应管路连通；测量定框内连接第一推进剂供应接管嘴的位置设置有第一集液腔；应变辐内沿径向开设有与第一集液腔连通的推进剂供应通道；
所述测量动框上靠近发动机的端面设置有第二推进剂供应接管嘴，用于和发动机入口管路连接；测量动框内设置有与推进剂供应通道连通的第二集液腔；
所述应变辐上靠近发动机的一侧设置有第一传感器、第二传感器以及第三传感器；第一传感器设置在应变辐轴向方向最大应变力位置，用于实现轴向方向的推力测量；第二传感器、第三传感器设置在应变辐侧向方向最大应变力位置，用于实现侧向方向的推力测量，其中应变辐轴向方向为推进剂沿测量定框向测量动框流动的方向；
所述测量定框通过推力承力墙固定在推力定架上。
进一步地，所述应变辐设置为T型结构，包括横梁和直梁。
进一步地，还包括标定装置，所述标定装置包括与整体式动架依次同轴连接的动态标定装置和稳态标定装置；
动态标定装置通过动态校准承力墙固定在推力定架上，用于发动机推力的动态特性标定和动态原位校准；
稳态标定装置通过稳态校准承力墙固定在推力定架上，用于发动机推力的稳态特性标定和稳态原位校准。
进一步地，所述第一传感器包括第一传感器应变电阻(234)，第二传感器包括第二传感器应变电阻，第三传感器包括第三传感器应变电阻；所述第一传感器应变电阻、第二传感器应变电阻以及第三传感器应变电阻均采用溅射薄膜工艺制成。
进一步地，所述第一传感器应变电阻设置在应变辐的直梁上，第二传感器应变电阻、第三传感器应变电阻分别设置在应变辐的横梁两端。
进一步地，还包括水冷式屏蔽罩，所述水冷式屏蔽罩与推力定架固连，并覆盖在整体式动架的外侧。
进一步地，所述水冷式屏蔽罩设计为夹层结构，夹层结构内部设计有加强筋。
本发明还提供了一种管路集成化矢量推力解耦方法，其特殊之处在于，
1)通过管路集成化矢量推力测量装置中第一传感器、第二传感器以及第三传感器的测量值，得到传感器力值U；
2)采用多元线性回归分析方法拟合得到系数矩阵K和误差矩阵B的值，根据传感器力值U，计算解耦后的矢量推力F
Figure BDA0003691056100000031
其中：
T为矩阵的转置符号；
n为对应的传感器编号；
kx1...kxn为X方向的拟合系数，ky1...kyn...为Y方向的拟合系数，kz1...kzn...为Z方向的拟合系数；
u1...un为每个传感器力值；
b1、b2、b3为X、Y、Z方向的测力误差。
进一步地，步骤1)之前还包括管路集成化矢量推力测量装置的推力特性标定和原位校准的步骤。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，整体为应变式测量结构，应变辐内部开设推进剂供应通道，创造性的将推进剂供应通道与应变辐进行集成，通过第一集液腔、第二集液腔及多个应变辐产生的多通道设计保证供应流量的同时，最大程度消除了刚性的发动机供应管路带来的推力约束。
2、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，发动机入口管路位于整体式动架的测量动框上，与发动机产品之间无相对位移，不会对推力测量造成额外影响。
3、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，第一传感器、第二传感器以及第三传感器设置在应变辐上，通过推进剂供应过程中在应变辐内部推进剂供应通道上的流动，可以对传感器进行降温，抑制了温漂，可极大降低高模条件下由于高温环境对发动机推力测量造成的影响。
4、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，第一传感器、第二传感器以及第三传感器均设置在相应方向应变力最大位置处，提高了推力测量装置的测量精度。
5、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，应变辐设置为T型结构，在保证足够的推进剂供应通道前提下，可为发动机推力产生足够大的轴向和侧向应变，提高了测量灵敏度。
6、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，通过动态标定装置和稳态标定装置突破了矢量推力动态及稳态原位校准技术，进一步消除测量线缆等带来的约束。
7、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，第一传感器、第二传感器以及第三传感器均采用溅射薄膜工艺制作，以光刻、磁控溅射为核心的工艺方案直接将惠斯通电桥制备在测量目标表面，分子附着力强，能够获得更高的精度，且避免了长时间使用胶水脱落变形以及存在的蠕变等情况，可极大提高测量装置的使用寿命。
8、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，设置有水冷式屏蔽罩，用于对整体式动架及其后的动态标定装置以及稳态标定装置等进行热防护。
9、本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，水冷式屏蔽罩设计为夹层结构，并在夹层内部设计有加强筋，保证整体强度的同时确保冷却水可无盲腔覆盖整个水冷区域。
10、本发明提供的一种管路集成化矢量推力解耦方法，通过多元线性回归分析方法结合测量得到的传感器值进行算法解耦，对矢量推力进行解耦，进一步提高了测量的精确度。
附图说明
图1为本发明一种管路集成化矢量推力测量装置实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中整体式动架的结构示意图；
图3为本发明实施例中整体式动架的右视图；
图4为本发明实施例中应变辐的推进剂供应通道结构示意图；
图5为本发明实施例中另一种整体式动架的结构示意图；
图6为本发明实施例中水冷式屏蔽罩夹层结构示意图；
图7为本发明实施例中整体式动架矢量推力测量时的应变方向示意图；
图8为本发明实施例中应变电阻布置示意图；
图9为本发明实施例中应变电阻R1、R2、R3、R4搭建惠斯通半桥结构示意图；
图10为本发明实施例中应变电阻R5、R6、R7、R8搭建惠斯通全桥结构示意图；
图11为本发明实施例中应变电阻R9、R10、R11、R12搭建惠斯通全桥结构示意图；
图12为本发明实施例中传感器的溅射薄膜工艺流程图，图中，(a)-(g)为制作传感器各工艺步骤的结构示意图。
具体附图标记如下：
1-推力定架；
2-整体式动架，21-测量定框，22-测量动框，23-应变辐，231-横梁，232-直梁，233-推进剂供应通道，234-第一传感器应变电阻，24-第一集液腔，25-第一推进剂供应接管嘴，26-第二集液腔，27-第二推进剂供应接管嘴，28-推力承力墙；
3-水冷式屏蔽罩，31-加强筋；
4-动态标定装置，41-动态激励器，42-动态校准承力墙，43-安全限位块；
5-稳态标定装置，51-电动缸，52-稳态校准承力墙，53-标准力传感器，54-标准力传感器水冷式屏蔽罩；
6-校准平台；7-发动机，71-发动机入口管路。
具体实施方式
为使本发明的优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种管路集成化矢量推力测量装置，可以在液体火箭姿轨控发动机地面或高模状态下点火时的矢量推力测量过程中，消除液体姿轨控发动机推进剂供应管路的约束。如图1所示，一种管路集成化矢量推力测量装置，包括推力定架1、设置在推力定架1上并依次连接的整体式动架2、动态标定装置4以及稳态标定装置5。为了对整体式动架2、动态标定装置4以及稳态标定装置5进行热防护，本实施例还在整体式动架2的外侧设置有水冷式屏蔽罩3，水冷式屏蔽罩3与推力定架1固连用于支撑。如图6所示，水冷式屏蔽罩3设计为夹层结构，并在夹层内部设计有加强筋31，保证整体强度的同时确保冷却水可无盲腔覆盖整个水冷区域。
推力定架1主要用于本发明的矢量推力测量装置和校准平台6的安装固定，同时通过推力定架1把矢量推力测量装置校准时的电动缸的拉力和发动机点火过程产生的推力传递到试验台的基础上。推力定架1由型钢及不锈钢板组合焊接，并在不锈钢板上设计有定位销或定位块，保证本发明的矢量推力测量装置和校准平台6配合安装精度。
整体式动架2为本发明的核心测量单元，用于发动机的推力测量，同时也是液体火箭姿控发动机的推进剂供应通道。整体式动架2的结构可设计成轮辐式结构，也可以设计为其它的结构形式，但都包括用于和推力定架1连接的测量定框、用于和外部的发动机7接的测量动框、推进剂供应通道、集液腔及管路接管嘴。如图2-图4所示，本实施例中整体式动架2包括测量定框21、测量动框2、应变辐23以及推力承力墙28。测量定框21套设在测量动框22的外部，且测量定框21和测量动框22之间通过沿周向均布的4个应变辐23连接；整体式动架2通过测量定框21和推力承力墙28固定在推力定架1上。测量定框21上设置有第一推进剂供应接管嘴25，用于和外部试验台上的推进剂供应管路连通，为了保证足够的推进剂供应量，测量定框21内连接第一推进剂供应接管嘴25的位置设置有第一集液腔24。应变辐23内沿径向开设有与第一集液腔24连通的推进剂供应通道233，应变辐23上靠近发动机的端面上设置有第一传感器、第二传感器以及第三传感器，第一传感器用于实现轴向方向的推力测量，第二传感器和第三传感器用于实现侧向方向的推力测量；在发动机点火过程中应变辐23可进行微小的变形位移，通过对其微应变的测量输出即可获得发动机推力。测量动框22上靠近发动机7的端面设置有第二推进剂供应接管嘴27，用于和发动机入口管路71连接，同时也为了保证足够的推进剂供应量，测量动框22内设置有与推进剂供应通道233连通的第二集液腔26。本实施例中的第一推进剂供应接管嘴25沿周向均布设置在测量定框21的外壁上，在其他实施例中也可以设置在测量动框22的其他位置，如图5所示，第一推进剂供应接管嘴25设置在测量动框22靠近发动机一侧的端面上，只要保证和外部试验台上的推进剂供应管路连通即可。应变辐23设计为T型结构，包括横梁231和直梁232，其推进剂供应通道233的直径和数量根据发动机推力量级进行设计，但总体原则是在不影响流量供应要求的前提下，推进剂供应通道233的流道通径尽量小，以保证应变辐23足够的应变输出；推进剂供应通道233的数量就是应变辐23的数量，需要设计为4个或以上，如图3所示，本实施例中应变辐23的数量设计为4个，在保证足够的应变辐23的前提下，可为发动机7的推力产生足够大的轴向和侧向应变输出，提高测量灵敏度，实现发动机的矢量推力测量。如图5所示，第一传感器、第二传感器以及第三传感器的位置选择设置在推进剂供应通道233上，该种布置方式可借用推进剂供应过程中的流动，进一步对第一传感器、第二传感器以及第三传感器进行降温，从而抑制温漂，极大降低高模条件下高温环境对发动机推力测量造成的影响。第一传感器包括第一传感器应变电阻234，第二传感器包括第二传感器应变电阻，第三传感器包括第三传感器应变电阻，第一传感器应变电阻234、第二传感器应变电阻以及第三传感器应变电阻均采用溅射薄膜工艺制作，具体为：采用分子动力学方法，动态地研究薄膜的微观晶体结构、表面形貌、界面反应和内应力的演化，以优化工艺参数，减少内应力和缺陷。
动态标定装置4用于发动机完成安装连线后推力的动态特性标定和校准，其包括动态激励器41、动态校准承力墙42以及安全限位块43。动态激励器通过动态校准承力墙42固定在推力定架1上，用于实现原位动态校准和标准力传力；动态激励器41的中心轴通过整体式动架2的中心后与测量动框22靠近发动机的一端固连。安全限位块43设置在动态激励器41前端，其通过推力承力墙28固定；安全限位块43用于与整体式动架2保持一定的小间隙(0.5-1mm)后，确保在进行自动校准过程中测量动框22不会产生过大位移进而发生过载，保护应变辐23的安全，避免对应变幅23的结构产生塑性变形，造成不可逆损坏。稳态标定装置5用于发动机完成安装连线后推力的稳态特性标定和校准，其包括电动缸51、稳态校准承力墙52、标准力传感器53以及标准力传感器水冷式屏蔽罩54。电动缸51通过稳态校准承力墙52固定在推力定架1上，用于标准力传力。标准力传感器53为高精度力传感器，其测量精度应比测量力传感器至少高一个等级，结合电动缸51用于实现在发动机完成之后的原位校准，消除测量线缆等带来的约束力影响，进一步提高测量精度。标准力传感器水冷式屏蔽罩54为表面抛光的不锈钢夹层结构组成，设置有进水口和出水口，标准力传感器水冷式屏蔽罩54可覆盖整个标准力传感器53，试验过程中通过冷却水的流动进一步实现对传感器的降温，提升测量精度。在推力测量装置的其他实施例中可以根据需要选择动态标定装置4和稳态标定装置5中的一种标定装置进行标定，也可以选择两种标定装置一起标定。
本发明创造性的将推进剂供应通道与应变辐23进行集成，通过第一集液腔、第二集液腔以及多通道设计保证供应流量的同时，彻底隔离了外界管路带来的推力约束，消除了发动机推进剂供应管路带来的约束影响。本发明中涉及到的发动机入口管路71位于整体式动架2的测量动框22之上，与发动机产品之间无相对位移，不会对推力测量造成额外影响。
在进行矢量推力测量时，为了抑制不同方向力所引起的交叉轴灵敏度，本发明采用结构解耦和电桥电路算法解耦两种方法来抑制这种交叉干扰现象。
1)结构解耦：
如图7、图8所示，矢量推力测量时，T型应变辐23的直梁232主要用于产生轴向(Z方向)的位移和表面应变，所以在4个应变辐23的直梁232中线A上分别设置相应的4个第一传感器应变电阻234，即第一应变电阻R1、第二应变电阻R2、第三应变电阻R3以及第四应变电阻R4，用来检测Z方向力值Fz；外侧的横梁231主要用于产生侧向(X方向和Y方向)的位移和侧面应变，所以在其中两个应变辐23的横梁231中线上设置相应的两个第二传感器应变电阻和两个第三传感器，即第五应变电阻R5、第六应变电阻R6、第七应变电阻R7以及第八应变电阻R8，本实施例中在横向两个应变辐23的横梁231中线B和C上设置，用来检测X方向力值Fx；在另外两个应变辐23的横梁231中线上设置相应的两个第二传感器应变电阻和两个第三传感器应变电阻，即第九应变电阻R9、第十应变电阻R10、第十一应变电阻R11以及第十二应变电阻R12，本实施例中为竖向两个应变辐23的横梁231中线D和E，用来检测Y方向力值Fy。在其他为大于4个应变辐的实施例中，可以选择其中的4个应变辐来进行设计。
通过仿真分析各方向力作用时的应变最大位置，将第一应变电阻R1、第二应变电阻R2、第三应变电阻R3、第四应变电阻R4布置在相应的应变辐23的Z方向应变最大位置处；第五应变电阻R5、第六应变电阻R6、第七应变电阻R7、第八应变电阻R8布置在相应的应变辐23的X方向应变最大位置处；第九应变电阻R9、第十应变电阻R10、第十一应变电阻R11以及第十二应变电阻R12布置在相应的应变辐23的Y方向应变最大位置处。如图9-图11所示，将所有应变电阻连接为三个电桥电路。为了消除力矩Mz、Mx、My所引起相应的应变电阻的变化，将用来检测Z方向力值Fz的应变电阻R1、R2、R3、R4组成一个惠斯通半桥，输出信号为U1；将用来检测X方向力值Fx的应变电阻R5、R6、R7、R8组成一个惠斯通全桥，输出信号为U2；将检测Y方向力值Fy的应变电阻R9、R10、R11、R12组成另一个惠斯通全桥，输出信号为U3。这样，三个电桥的输出U1、U2、U3分别与Fz、Fx和Fy呈正相关，而且其他力矩所引起的电阻变化量通过电桥电路后会相互抵消，不会引起U1、U2、U3的输出变化。
电桥1输出：U1＝ΔR1+ΔR2+ΔR3+ΔR4∝Fz
电桥2输出：U2＝ΔR5+ΔR6-ΔR7-ΔR8∝Fx
电桥3输出：U3＝ΔR9+ΔR10-ΔR11-ΔR12∝Fy
其中，ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4、ΔR5、ΔR6、ΔR7、ΔR8、ΔR9、ΔR10、ΔR11以及ΔR12均为其对应的电阻变化量。
2)算法解耦
由于矢量推力测量装置设计和制造安装误差等因素的限制，各传感器输出力值与各向作用推力之间必然存在着耦合关系，这种相互耦合作用制约测量装置的测量精度，给发动机推力的准确测量带来了影响，也成为影响试车台测量准确性的因素之一。通常可通过设计理论和加工工艺等方法从根源上消除一部分耦合问题，本实施例中通过以上结构进行解耦，难以实现完全的解耦，而通过算法解耦则是对设计和加工的有益补充。
当对理想试车台加载某一方向力时，由于耦合关系的存在，实际上X、Y、Z每个方向上的力值是各方向传感器的输出值共同决定的，若考虑X、Y、Z三个方向力值Fx、Fy及Fz与各方向传感器力值之间的耦合关系为线性，则X、Y、Z三个方向力值Fx、Fy及Fz与各方向传感器力值之间存在关系式。
标定解耦(算法解耦)的过程实际上就是一个多元线性回归分析的过程，就是通过试验测量的数据得到传感器力值U和解耦后的矢量推力值F。具体过程为：采用多元线性回归分析方法拟合得到系数矩阵K和误差矩阵B的值，求得系数矩阵K和误差矩阵B的值后，利用测量得到的传感器力值U就可以通过以下X、Y、Z三个方向力值Fx、Fy及Fz与各方向传感器力值之间的关系式求得解耦后的矢量推力值F，
Figure BDA0003691056100000111
其中，T为矩阵的转置符号；
n为对应的传感器编号；
kx1...kxn为X方向的拟合系数，...；
u1...un为每个传感器力值；
b1、b2、b3为X、Y、Z方向的测力误差。
综上，通过结构设计、合理的电阻布置和电桥电路，可以实现本发明矢量推力测量装置的矢量推力测量和解耦。
同时，在矢量推力测量过程中，第一传感器应变电阻、第二传感器应变电阻以及第三传感器应变电阻的制备方法以及制备流程将直接影响其精度，可靠性以及稳定性。如何增强传感器应变结构与弹性单元的结合力，实现传感器应变结构图形化，且保证图形化精度，是溅射薄膜工艺主要难点。针对以上技术难点，本发明提出以光刻、磁控溅射为核心的工艺方案来实现传感器的高灵敏度输出。主要工艺流程具体为：
如图12中(a)所示，通过等离子增强气相化学沉积技术，在基底上沉积一层二氧化硅绝缘层，隔绝应变金属与基底间电气连接；
(b)为采用光刻技术，将应变丝栅图案掩膜复刻在弹性基底表面；
(c)为通过磁控溅射技术，在弹性基底表面溅射制备应变金属膜层；
(d)为去除非图形区掩蔽层，保留图案化区域应变金属薄膜，完成应变丝栅制备；
(e)为采用光刻技术，将电极图案掩膜复刻在弹性基底表面；
(f)为通过磁控溅射技术，在弹性基底表面溅射制备电极金属膜层；
(g)为去除非图形区掩蔽层，保留图案化区域电极金属薄膜，完成电极制备。
该工艺通过以光刻、磁控溅射为核心的工艺方案直接将惠斯通电桥制备在测量目标表面，分子附着力强，能够获得更高的精度，且避免了长时间使用胶水脱落变形以及存在的蠕变等情况，可极大提高测量装置的使用寿命。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对上述实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种管路集成化矢量推力测量装置，包括推力定架(1)和整体式动架(2)，其特征在于：
所述整体式动架(2)包括测量定框(21)、测量动框(22)、至少4个应变辐(23)以及推力承力墙(28)；
所述测量定框(21)套设在测量动框(22)外部，测量定框(21)和测量动框(22)之间通过沿周向均布的多个径向设置的应变辐(23)连接；
所述测量定框(21)上设置有第一推进剂供应接管嘴(25)，用于和外部试验台上的推进剂供应管路连通；测量定框(21)内连接第一推进剂供应接管嘴(25)的位置设置有第一集液腔(24)；应变辐(23)内沿径向开设有与第一集液腔(24)连通的推进剂供应通道(233)；
所述测量动框(22)上靠近发动机(7)的端面设置有第二推进剂供应接管嘴(27)，用于和发动机入口管路(71)连接；测量动框(22)内设置有与推进剂供应通道(233)连通的第二集液腔(26)；
所述应变辐(23)上靠近发动机的一侧设置有第一传感器、第二传感器以及第三传感器；第一传感器设置在应变辐(23)轴向方向最大应变力位置，用于实现轴向方向的推力测量；第二传感器、第三传感器设置在应变辐(23)侧向方向最大应变力位置，用于实现侧向方向的推力测量，其中应变辐(23)轴向方向为推进剂沿测量定框(21)向测量动框(22)流动的方向；
所述测量定框(21)通过推力承力墙(28)固定在推力定架(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
所述应变辐(23)设置为T型结构，包括横梁(231)和直梁(232)。
3.根据权利要求2所述的一种管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
还包括标定装置，所述标定装置包括与整体式动架(2)依次同轴连接的动态标定装置(4)和稳态标定装置(5)；
动态标定装置(4)通过动态校准承力墙(42)固定在推力定架(1)上，用于发动机推力的动态特性标定和动态原位校准；
稳态标定装置(5)通过稳态校准承力墙(52)固定在推力定架(1)上，用于发动机推力的稳态特性标定和稳态原位校准。
4.根据权利要求3所述的一种管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
所述第一传感器包括第一传感器应变电阻(234)，第二传感器包括第二传感器应变电阻，第三传感器包括第三传感器应变电阻；所述第一传感器应变电阻(234)、第二传感器应变电阻以及第三传感器应变电阻均采用溅射薄膜工艺制成。
5.根据权利要求4所述的一种管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
所述第一传感器应变电阻(234)设置在应变辐(23)的直梁(232)上，第二传感器应变电阻、第三传感器应变电阻分别设置在应变辐(23)的横梁(231)两端。
6.根据权利要求5所述的一种管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
还包括水冷式屏蔽罩(3)，所述水冷式屏蔽罩(3)与推力定架(1)固连，并覆盖在整体式动架(2)的外侧。
7.根据权利要求6所述的一种管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
所述水冷式屏蔽罩(3)设计为夹层结构，夹层结构内部设计有加强筋(31)。
8.一种管路集成化矢量推力解耦方法，基于权利要求1-7任一所述的管路集成化矢量推力测量装置，其特征在于：
1)通过管路集成化矢量推力测量装置中第一传感器、第二传感器以及第三传感器的测量值，得到传感器力值U；
2)采用多元线性回归分析方法拟合得到系数矩阵K和误差矩阵B的值，根据传感器力值U，计算解耦后的矢量推力F：
Figure FDA0003691056090000021
其中：
T为矩阵的转置符号；
n为对应的传感器编号；
kx1...kxn为X方向的拟合系数，ky1...kyn...为Y方向的拟合系数，kz1...kzn...为Z方向的拟合系数；
u1...un为每个传感器力值；
b1、b2、b3为X、Y、Z方向的测力误差。
9.根据权利要求8所述的一种管路集成化矢量推力解耦方法，其特征在于：步骤1)之前还包括管路集成化矢量推力测量装置的推力特性标定和原位校准的步骤。
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