[发明专利]一种运载火箭发动机喷管摆角和摆角加速度测量系统及方法

说明书

本发明公开一种运载火箭发动机喷管摆角和摆角加速度测量系统及方法。属于运载火箭发动机摆角测量技术领域。所述系统包括：线位移传感器，用于测量发动机喷管侧壁上第一预设测试点的线位移；加速度传感器，用于测量发动机喷管侧壁上第二预设测试点的加速度；数据采集终端，采集线位移传感器输出的线位移信息，发送至数据显示处理终端；采集加速度传感器输出的加速度信息，发送至数据显示处理终端；数据显示处理终端，同步接收线位移以及加速度信息，将线位移信息代入发动机摆角的数学模型，计算得到发动机摆角；将加速度传感器输出的加速度信息代入发动机摆角加速度的数学模型，计算得到发动机摆角加速度。本发明提高了发动机摆角加速度准确性。

技术领域

本发明涉及运载火箭发动机喷管摆角和摆角加速度测量系统及方法，实现发动机摆角以及摆角加速度的同步输出,属于运载火箭发动机摆角测量技术领域。

背景技术

现有运载火箭控制系统半实物仿真系统中，需要测量发动机摆角以及摆角加速度用于半实物闭环仿真。通常采用线位移传感器测量，计算得到发动机摆角，而发动机摆角加速度采用发动机摆角差分计算得到，并将两者信号反馈到半实物仿真闭环回路中。由于线位移传感器存在一定的测量误差，因此利用该测量信号进行差分计算，会带来发动机摆角加速度计算误差，将不能实际反映发动机摆角加速度。利用差分得到的摆角加速度信号进行运载火箭控制系统半实物闭环仿真时，可能会降低运载火箭控制系统半实物仿真的可靠性。因此，在半实物仿真试验过程中，亟需一种可以实时测量计算发动机喷管摆角加速度的方法，以得到较为准确的发动机摆角加速度信号用于半实物仿真试验，提高运载火箭控制系统半实物仿真的可靠性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种运载火箭发动机喷管摆角和摆角加速度测量系统及方法，以解决不能准确获得发动机摆角加速度信息的问题，可以用于运载火箭控制系统半实物仿真试验。

本发明解决技术的方案是：运载火箭发动机喷管摆角和摆角加速度测量系统，该方法包括线位移传感器、加速度传感器、数据采集终端、数据显示处理终端；

线位移传感器，用于测量发动机喷管侧壁上第一预设测试点的线位移；

加速度传感器，用于测量发动机喷管侧壁上第二预设测试点的加速度；

数据采集终端，采集线位移传感器输出的线位移信息，发送至数据显示处理终端；采集加速度传感器输出的加速度信息，发送至数据显示处理终端；

数据显示处理终端，同步接收线位移以及加速度信息，将线位移信息代入发动机摆角的数学模型，计算得到发动机摆角；将加速度传感器输出的加速度信息代入发动机摆角加速度的数学模型，计算得到发动机摆角加速度。

所述线位移传感器的安装方式为：线位移传感器自由伸缩端A与发动机喷管上的第一预设测试点采用关节轴承链接，固定端B与线位移支座采用关节轴承链接，线位移支座与地基固定连接，所述线位移传感器自由伸缩端A、固定端B、发动机摆心O，构成一个平面，安装完成后，该平面过发动机喷管中心轴线，为发动机喷管的对称平面。

所述线位移传感器位移输出信号与发动机摆角的数学模型为：

其中：

a为线位移传感器固定端B到发动机摆心O的几何长度；

b为线位移传感器自由伸缩端A到发动机摆心O的几何长度；

l为线位移传感器的实时长度，l₀为线位移传感器的零位长度；

θ为发动机摆心O与线位移传感器自由端A连线与发动机摆心O与线位移传感器固定端B连线之间的夹角；

θ₀为发动机摆心O与线位移传感器自由伸缩端A连线与发动机摆心O与线位移传感器固定端B连线之间的夹角的初始值；