[发明专利]一种基于位移测量的发动机径向力测量系统及方法

说明书

本发明属于航天发动机试验技术领域，具体涉及一种基于位移测量的发动机径向力测量系统及方法。本发明的系统包括1#位移传感器、2#位移传感器、3#位移传感器、4#位移传感器、支撑架以及引线；四个位移传感器固定在支撑架上，四个位移传感器圆周均布在发动机的上方，并分别通过引线与发动机的喷管连接。该方法采用位移传感器测量喷口圆面偏移量后计算发动机质心空间偏移量，通过偏移量计算偏移角度，再根据主推力得出径向推力大小。通过本发明的系统和方法填补了现有技术缺少试验发动机径向推力测量技术的空白，为发动机设计以及今后高精度测量提供参考数据。

技术领域

本发明属于航天发动机试验技术领域，具体涉及一种基于位移测量的发动机径向力测量系统及方法。

背景技术

推力作为液体火箭发动机地面试验和火箭飞行的关键性能参数，具有非常重要的研究价值。发动机工作过程易产生因介质燃烧不充分带来喷管口燃气流出的不均匀性,这样不可避免地造成喷管偏摆现象的发生，从而产生发动机瞬时径向力。若瞬时径向力达到一定程度，将会影响火箭箭体飞行控制精度。因此，亟待进行地面试验发动机径向推力测量，将有助于估算出发动机瞬时径向推力对主推力的影响程度，为火箭总体设计提供参考依据。

但现有技术中缺少对地面试验发动机的径向推力测量技术。

发明内容

为了填补现有技术缺少试验发动机径向推力测量技术的空白，本发明提供一种基于位移测量的发动机径向力测量系统及方法，本发明采用位移传感器测量喷口圆面偏移量后计算发动机质心空间偏移量，通过偏移量计算偏移角度，再根据主推力得出径向推力大小。

本发明的技术解决方案：

本发明提供了一种基于位移测量的发动机侧向力测量系统，包括1#位移传感器、2#位移传感器、3#位移传感器、4#位移传感器、支撑架以及引线、四个位移传感器固定在支撑架上，四个位移传感器圆周均布在发动机的上方，并分别通过引线与发动机的喷管连接。

基于位移测量的发动机径向力测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)建立模型：

模型的坐标系为原始坐标系向Z轴正半轴位移后形成的偏移坐标系，原始坐标系的原点O为试验前的喷管口截面的圆心；偏移坐标系的原点O′为发动机试验时喷管口截面向Z轴正半轴位移后形成的偏摆截面的圆心；Z轴为发动机的轴向中心线，其正向为喷管口朝向的反方向；

步骤2)按照下列公式计算偏移坐标系的原点O′在原始坐标系中的坐标值(Δx,Δy,Δz)

其中，a₁为支撑架上1#位移传感器在Y轴正半轴上的投影点与对应喷口处引线的连接点距离；b₁为支撑架上1#位移传感器安装起始点所在平面距喷管口初始平面的高度；c₁为支撑架上1#位移传感器与喷管口之间的引线长度；

a₂为支撑架上2#位移传感器在X轴负半轴上的投影点与对应喷口处引线的连接点距离；b₂为支撑架上2#位移传感器安装起始点所在平面距喷管口初始平面的高度；c₂为支撑架上2#位移传感器与喷管口之间的引线长度；

a₃为支撑架上3#位移传感器在Y轴负半轴上的投影点与对应喷口处引线的连接点距离；b₃为支撑架上3#位移传感器安装起始点所在平面距喷管口初始平面的高度；c₃为支撑架上1#位移传感器与喷管口之间的引线长度；

a₄为支撑架上4#位移传感器在X轴正半轴上的投影点与对应喷口处引线的连接点距离；b₄为支撑架上4#位移传感器安装起始点所在平面距喷管口初始平面的高度；c₄为支撑架上4#位移传感器与喷管口之间的引线长度；