[发明专利]一种大型导弹发动机六分量测力及校准装置

说明书

技术领域

本发明用于导弹发动机在高空环境、大马赫数条件下的自由射流测力试验，属于航空试验与测试技术领域。

背景技术

美国、俄罗斯、日本等国类似的火箭自由射流试验设备已运行多年，所匹配的力测量装置多为单分量或三分量测力设备，未找到同时测量六分量力和力矩的设备。最有代表性是美国NASA LANGLEY8ft高温风洞，其匹配的测力设备也是纵向三分量的，即轴向力、法向力和俯仰力矩。

国内有类似的预研阶段使用的设备，匹配的测力设备尺寸小、载荷测量范围小，为风洞使用的整体式天平结构，校准要在专门研制的校正架上进行。另外国内也有仅测量推力的单分量测力设备，能实现现场校准。但能在现场进行校准的大载荷六分量测力设备没有文献可查。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种大型导弹发动机六分量测力及校准装置。

本发明的技术解决方案是：一种大型导弹发动机六分量测力及校准装置，包括8个力发生器、固定框、浮动框和8个传力组件；

其中四个传力组件垂直安装在固定框与浮动框之间，且呈方形布置；另外四个传力组件分别通过上下支撑架固定在浮动框和固定框上，且这四个传力组件轴线相对于浮动框横向安装，安装位置分别与上述方形的四个边平行；四个力发生器垂直安装在固定框与浮动框上，另外四个力发生器分别通过支撑架转接横向固定在浮动框和固定框之间，安装位置分别与上述方形的四个边平行；

所述的传力组件包括工作力传感器、传力柔性梁、传力法兰；传力柔性梁一端通过螺杆与工作力传感器固定，工作力传感器直接固定在固定框上或者通过下支撑架固定在固定框上；传力柔性梁的另一端穿过传力法兰的通孔，传力法兰直接固定在浮动框上或者通过上支撑架固定在浮动框上；

校准时，力发生器产生的力通过浮动框传递给工作力传感器，根据工作力传感器测量的信息实现校准；测力时，力发生器不工作，被测力通过浮动框传递给工作力传感器，根据工作力传感器测量的信息得到需要测量的力和力矩。

所述的力发生器包括驱动部件、导向部件、监测元件和传力部件；所述监测元件为测力传感器；

所述驱动部件包括伺服马达和螺旋升降机，其中伺服马达输出扭矩，螺旋升降机将伺服马达的旋转运动转换为螺旋升降机丝杠的轴向直线运动，由丝杠带动导向部件、检测元件和传力部件做直线运动；

所述导向部件包括托盘和导向柱，固定框套在螺旋升降机的丝杠上，位于螺旋升降机上方且与螺旋升降机固定连接，托盘位于固定框上方，螺旋升降机的丝杠前端有安装用的螺纹，托盘通过中心螺纹孔旋紧在丝杠前端，导向柱的一端直接固定在固定框上或者通过支撑架转接固定在固定框上，另一端穿过托盘上预留的导向孔对托盘进行导向；测力传感器安装在托盘上；

所述传力部件包括传立杆、传力销、法兰以及对称配置在法兰两端的柔性梁；

柔性梁为圆柱状，沿轴向有通孔，两个柔性梁对称配置在法兰两侧，柔性梁和法兰通过定位销固定连接，传力杆穿过柔性梁的轴向通孔，传力销穿过柔性梁端部的圆孔和传力杆对应位置上的长槽孔，将柔性梁的两端与传力杆活动连接，传力杆的一端旋紧在测力传感器上，另一端穿过浮动框，通过法兰将力发生器直接固定在浮动框上或者通过支撑架转接固定在浮动框上。

所述柔性梁包括固定端、自由端、第一片梁、第二片梁和基体；

固定端和自由端位于基体的两端，固定端的一端与法兰通过定位销固定连接，另一端向外伸出一直U型的第一片梁，自由端的一端通过传力销与传力杆活动连接，自由端的另一端向外伸出一倒直U型的第二片梁；第一片梁与第二片梁呈十字交叉，十字交叉的部分互不接触；第一片梁的远离固定端的一端连接在基体上，第二片梁的远离自由端的一端也连接在基体上，基体上开有减重孔，以减轻整个柔性梁的重量；基体和自由端之间有缝隙，基体和固定端之间也有缝隙。

所述第一片梁和第二片梁均仅能承受自由端施加的拉力。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明测力装置为组装式结构，采用标准的大载荷、高精度力传感器作为测量元件，测量范围可改变；并且能同时测量六个分量的力和力矩。

(2)本发明校准与测力装置集成在一起，使空间利用率高；校准设备体积小，重量轻，方便加工，节省成本；现场校准能综合现场干扰因素，大大提高测量精度。