[发明专利]推力测量装置及方法

说明书

本申请揭示了一种推力测量装置及方法，该装置包括：支架组件、刀片悬吊组件、下摆盘、位移传感器组件、数据采集系统和砝码标定系统，刀片悬吊组件悬吊于支架组件上，刀片悬吊组件下端为下摆盘；下摆盘上固定安装有待测推力器，位移传感器组件固定安装于支架组件的侧边且与待测推力器相对设置；数据采集系统采集位移传感器组件获取的待测推力器的位移数据；砝码标定系统与下摆盘连接，通过外挂的砝码带动下摆盘摆动，位移传感器组件获取下摆盘摆动时刀片悬吊组件摆动的位移数据，计算刀片吊臂组件摆动时单位角位移所对应的推力值。本申请通过刀片悬吊组件带动下摆盘上的待测推力器摆动，提高了推力测量台架的动态响应速度。

技术领域

本发明属于空间电推进装置推力测量技术领域，涉及一种基于刀片架结构的推力测量装置及方法。

背景技术

空间电推进装置作为一种全新的空间飞行器动力系统，正在逐渐取代常规化学推进形式成为未来空间飞行器动力系统的主流，对其开展地面真空环境下的推力测量是掌握空间电推进装置性能的关键手段。

目前推力测量基本都是基于力的动力效果，将推力转换成测量台架的振动幅值或转动位移。在对推力器进行测量的直接测量法中，推力器固连在测量台架的执行部件上，推力直接转换为测量台架的振动幅值或转动位移，典型装置有扭摆结构、单摆结构、天平结构。直接测量法测量的精度较高，但由于台架上固连推力器，质量会增加，导致台架上执行部件固有频率较小，因而响应速度较慢，难以完成推力器设计者十分关注的动态推力的测量。

发明内容

为了解决相关技术中利用直接测量法对推力器的推力进行测量时，因由于台架上固连推力器，台架质量会增加，导致台架上执行部件固有频率较小，因而响应速度较慢，难以完成推力器设计者十分关注的动态推力的测量的问题，本申请提供了一种基于刀片架结构的推力测量装置及方法。技术方案如下：

第一方面，本申请提供的一种基于刀片架结构的推力直接测量装置，包括：支架组件、刀片悬吊组件、下摆盘、位移传感器组件、数据采集系统和砝码标定系统，其中：

所述刀片悬吊组件悬吊于所述支架组件上，所述刀片悬吊组件下端悬吊起所述下摆盘，所述刀片悬吊组件带动所述下摆盘相对于所述支架组件摆动；

所述下摆盘上固定安装有待测推力器，所述位移传感器组件固定安装于所述支架组件的侧边且与所述待测推力器相对设置；

所述数据采集系统采集所述位移传感器组件获取的所述待测推力器的位移数据；

所述砝码标定系统与所述下摆盘连接，通过外挂的砝码带动所述下摆盘摆动，所述位移传感器组件获取所述下摆盘摆动时所述刀片悬吊组件摆动的位移数据，计算所述刀片吊臂组件摆动时单位角位移所对应的推力值。

可选的，所述支架组件包括支架、上吊板和底座，所述支架安装在所述底座上，所述上吊板平铺固定在所述支架的顶端，所述上吊板开设有开口朝上的V字形凹槽。

可选的，所述刀片悬吊组件包括刀片和两个间隔设置的刀片吊臂，所述刀片为单刃刀片，所述刀片的刀刃朝下安装于所述上吊板的V字形凹槽内，两个所述刀片吊臂的上端间隔悬挂固定于所述刀片的刀背上，两个所述刀片吊臂的下端固定悬吊起所述下摆盘；

所述待测推力器工作产生推力时，所述下摆盘将沿着以所述刀片为轴线、以所述刀片吊臂为半径的圆弧切线方向运动。

可选的，所述砝码标定系统包括高纤细丝线和安装座，所述高纤细丝线的一端固定安装于所述下摆盘上，另一端固定在具有预定质量的砝码托盘上，下摆盘静止状态下，所述高纤细丝线与所述待测推力器的轴向方向平行；

所述砝码托盘上放置砝码后，所述高纤细丝线拉动所述下摆盘摆动。