[发明专利]一种伺服机构排焰管吹除力测量装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于力学测量技术领域，具体涉及一种伺服机构排焰管吹除力测量装置及其使用方法。

背景技术

飞行器飞行过程中，伺服机构排焰管吹除时产生的吹除力为飞行器飞行扰动力，这个扰动力为控制系统应该考虑的激励力之一，却一直没有进行实测过，而采用流体力学由流体密度、流速等参数估计出来。由于以往型号控制系统设计余量大，伺服机构排焰管吹除力一般为小量，吹除力设计的允许误差稍大。但随着型号精细化设计要求的提出，各种载荷参数需要准确控制，必须准确获得伺服机构排焰管的吹除力，作为扰动载荷提供给控制系统设计的参数。

吹除力可采用理论计算和试验测量两种方法获取。第一种方法为理论计算法，根据动量定理和垂直射流的特点，流体的射流作用力F：

其中：D为喷口直径；ρ为流体密度；v为流体速度。

对排焰管口的喷口直径D可以通过直接测量得到；流体密度ρ可以估算出来，但存在误差；流体速度v为估算出来，存在误差，因而由式(1)计算出的吹除力F存在累积误差，这种误差一般较难给定，因而工程中往往把余量放大，属于粗放设计。根据理论计算得到的吹除力误差达50％左右，难以满足型号精细化设计的要求。

第二种方法为试验测量法，通过设计测量装置，把吹除力F测量出来。测量法可有不同设计，为了准确测量吹除力F，伺服机构不能采用固定状态，而为悬空牵制状态，伺服机构的重量必能在测量中体现出来。由于伺服机构重心不在排焰管吹除力作用方向上，即伺服机构重力作用线与吹除力作用线不重合，则在吹除时，必然会产生一个力矩，因而试验设计时，需要同时考虑平衡伺服机构重力、吹除力和两者之间的力矩。这要求测量系统能单独平衡伺服机构重力，同时也能平衡重力和吹除力的共同作用，这意味着测量系统应当具有自平衡的能力。这种方法工作量较大，处理复杂，并且处理得到的吹除力误差仍在10％左右，难以满足精细化设计要求。针对以上技术的缺点，需要提出一种操作简单、测量精度高的伺服机构排焰管吹除力测量装置和方法，在吹除力测量中推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种伺服机构排焰管吹除力测量装置及其使用方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种伺服机构排焰管吹除力测量装置，包括连接工装、拉线、力传感器、吊葫芦和固定框架；

在固定框架的顶面固定有三个吊葫芦，用于调整安装在吊葫芦上的拉线的长度；

连接工装用于连接伺服机构与拉线，并且使拉线垂直；连接工装与拉线的连接点高于伺服机构的重心和排焰管的管口，且位于伺服机构的轮廓线外侧；

三组拉线上端分别与固定框架上安装的吊葫芦连接，拉线下端与连接工装连接；拉线为垂直的三条垂线，伺服机构的重心和排焰管的管口位于三条垂线形成的三棱柱内；调节拉线的高度，使得伺服机构的排焰管的管口垂直向上；

每组拉线中串入一只力传感器；力传感器用于测量拉力，共有三只力传感器，分别串入三组拉线中；用一台稳压电源给三只力传感器同时供电，力传感器的输出信号由一台信号采集器进行记录。

所述连接工装为两件，即单连接工装和双连接工装，单连接工装的一端与伺服机构连接，另一端连接拉线A，双连接工装为“丁”字型，下部与伺服机构连接，上部的两端分别与拉线B和拉线C连接。

所述连接工装为三件，每件连接工装的一端连接一组拉线，另一端分别与伺服机构连接。

所述拉线材料为钢丝绳。

所述每根拉线的拉伸强度为伺服机构的重量与吹除力之和的两倍或两倍以上。

所述力传感器的量程为伺服机构重量与吹除力之和的1.5倍。

上述伺服机构排焰管吹除力测量装置的使用方法依次包括如下步骤：

步骤1.伺服机构通过连接工装接入测量装置中；

步骤2.通过调整吊葫芦伸缩，使得排焰管的管口平面处于水平状态；

步骤3.开启稳压电源和信号采集器，检查确认测量信号无干扰；

步骤4.根据信号采集器获得的三个力传感器的数据f_A、f_B和f_C，计算伺服机构和连接工装的总质量G，计算公式为G＝f_A+f_B+f_C，然后关闭稳压电源和信号采集器；

步骤5.使用标准质量块挂在伺服机构上进行测量系统标定，获得测量精度；

步骤5.1将标准质量块挂在伺服机构上，开启稳压电源和信号采集器，进行数据采集；