[发明专利]可自锁定与标定的推力架

说明书

本专利是根据电推进毫牛级推力器实验任务的要求，设计的一个用于测量毫牛甚至是微牛级别推力的微推力架。本微推力架主要是由动架组件、定架组件、锁定限位组件、电磁反馈组件以及线架组件组成。为了能够让推力架处于真空舱内不使用时，可以很好的保护微推力架上的枢轴，所以，设计了能够自动锁定、解锁的锁定限位机构。让微推力架随时可以将动架组件锁定。同时，此微推力架的标定器可以调整任意大小的推力来进行标定，不需要标准的砝码进行标定。与此同时，本微推力架推力的测量范围为1微牛～1毫牛，可以极为精确的测量推力器的推力。本专利完全可以满足电推进在地面实验中对于微推力测量所需要的推力量级。

一、技术领域

本推力架设计主要是用于电推进技术领域，涉及在电推力器实验的微推力测量。

二、技术背景

在航天领域，航天器的推进系统分为化学推进和电推进。到目前为止，电推进主要是用于卫星上的推进，包括姿态控制和轨道控制转移等等。与化学推进不同，电推进主要是将电能转化成工质的动能，从而产生推力，推动推力器进行运动。高比冲、高效率、小推力正是电推进不同的特点。这些年，电推进经过了几十年的发展，终于得到了长足的发展。与此同时，我国的电推进也逐步的发展起来了。

又由于电推进的推力大到几牛，小到几微牛，而且在很多情况下需要对推力有着精确的控制。所以在进行地面实验时，需要设计推力架对推力器的推力大小进行精确的测量。因此设计了一套可以自动锁死与测量的推力架测量推力器的推力。

三、推力架设计

1.组成与原理

(1)微推力架测量系统主要是由以下几个部件组成：

如图1所示，微推力由推力测试架和推力器控制器组成，其中推力测试架又包括动架2、定架1、推力架控制器锁定限位组件7、电磁反馈组件8、线圈组件以及一些其他的附件组成。

(2)被测推力器安装在动架上的推力器工装上。动架安装在定架上，通过弹性轴进行连接。当推力器产生推力推动动架进行小范围的摆动时，由于弹性轴的存在，动架与定架之间并没有任何的滑动部件，所有也就不存在摩擦力。

(3)推力测量：

当推力器工作，产生推力之后，动架就会在推力的作用下与推力器一起摆动，产生位移，此时，电磁反馈组件中的位移传感器就会检测到动架的位移，推力架控制器会根据这个位移来调控电磁反馈力的大小，使动架重新回到平衡位置并一直维持在这个状态。又根据事先标定好了的电磁反馈力与输出电流之间的关系，即可通过测得的电流大小来获得推力的大小。

2.推力架结构

(1)动架组件

动架主要零件为两块3角形的铝板，三角板结构如图2所示。两块三角板间距100mm，用四根横条连接在一起，其中，三角板上部正中和底部位置安装的横条设有枢轴安装孔。

(2)枢轴是一种特殊的零件，两个轴端由弹簧片连接在一起，相对转动时不存在摩擦，如图3所示。整个动架由两个枢轴支撑在定架上，支架绕中心轴转动时，没会有摩擦发生。

(3)锁定限位组件

如图4所示，锁定限位组件由一个电动滑台带动的锁销和安装在动架上的锁孔板组成，主要功能为锁定动架，和限制动架的位移大小，保护枢轴。当锁销运动到锁孔板的上端时，动架被锁定，不能摆动。当锁销向下运动到合适的位置时，动架解锁并有适当的限位。

(4)电磁反馈组件

电磁反馈组件是测量推力的主要部件，如图5所示，由位移传感器和电磁反馈器组成。传感器用于测量动架摆动的位移，电磁反馈器在控制器的作用下输出反馈力去平衡动架。

电磁反馈器由定子和动子组成，定子是一个扁平线圈，安装在定架上面，动子由导磁壳和永磁铁组成，安装在动架上面。