小型发动机推力矢量测试技术的研究

摘要

小型发动机推力矢量测试系统是针对国家863重大专项项目的要求，为了精确测试小型发动机的动态推力和推力矢量而研制的，其目的是提高动力系统的精确控制能力，减小瞄准点的命中误差。目前国内外在进行火箭发动机推力矢量测试方面的方法主要有六分力测试系统、推力矢量测试转台等。这两种方法均无法测试发动机脉冲工况下的推力矢量，使小型发动机推力矢量的测试受到了一定的限制。
　　本文在综合分析了国内外现有的推力矢量测试技术后，采用了压电式三向测力板的原理进行测试系统的设计。文中介绍了压电式三向测力板的原理，设计了一种动态推力矢量测试系统，并进行了相应的结构优化设计和试验，最后研制出了小型发动机推力矢量测试系统，并对系统进行了性能测试、考台试车和数据分析。从测试系统在发动机试验中的应用情况看，取得了很好的效果。
　　小型发动机推力矢量测试系统充分考虑了地面试车与高空模拟试车的需求，成功地将压电式三向测力板的原理应用于火箭发动机推力矢量测试，能满足脉冲测试工作时间(10ms/10ms)时的推力矢量测试。
　　小型发动机推力矢量测试系统设计合理，技术先进、可靠，实用，具有测试精度高、结构简单、测试操作简便易行等特点，各项指标均满足发动机脉冲点火试验对推力矢量测试的要求。解决了其它类型推力测试系统频响低、无法通过一次测试得到推力矢量参数等缺点，能够大幅度提高测试的成功率，缩短测试周期，降低测试成本。

目录

小型发动机推力矢量测试技术的研究

A STUDY OF THRUST VECTOR MEASUREMENT TECHNOLOGY FOR SMALL ENGINE

摘要

Abstract

绪论

1.1 课题背景

1.2 推力矢量定义与几何描述

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 主要研究内容

第2章 测试系统原理及总体方案设计

2.1 测试系统原理

2.1.1 测试系统的物理模型

2.1.2 测试系统的力学模型

2.1.3 测试系统的数学模型

2.2 测试系统主要设计指标

2.2.1 测试系统主要技术指标

2.2.2 测试系统主要功能指标

2.3 课题总体设计思路

2.4 测试系统静态性能分析与仿真计算

2.5 推力矢量测试系统的特点

2.6 本章小结

第3章 推力矢量测试系统的机构设计

3.1 压电式高精度测力板设计

3.2 在线校准机构设计

3.2.1 组成和原理

3.2.2 标准力系统

3.2.3 主推力静态校准机构设计

3.2.4 主推力动态校准机构设计

3.2.5 侧向力校准机构设计

3.2.6 多种加载方案的选择和尝试

3.3 偏心加载机构设计

3.3.1 偏心加载机构的结构设计

3.3.2 偏心加载机构的功能

3.3.3 偏心加载试验

3.4 推力矢量测试系统设计

3.5 本章小结

第4章 推力矢量测试系统的标定及性能测试

4.1 静态标定及数据处理

4.1.1 X向静态标定结果

4.1.2 Y向静态标定结果

4.1.3 Z向静态标定结果

4.2 动态标定及数据处理

4.3 测试系统的固有频率测量

4.4 测试系统的应用情况

4.5 本章小结

结论

参考文献

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