文档介绍：小推力姿控发动机的推力测量、
岑乐观毕毓秀罗胜初张贻恭

大连工学院机械系
摘要
本文提出一种新的测量微小推力的系统, 设计出新的推力测量仪和为测力仪
专门研制一种高灵敏度的压电石英传感器。系统允许测量的范围为
推力上升时间盔
。
毫秒, 力值。
克, 有效工作频带。一
赫芝
在真空度为
毛的真空舱中, 为标称推力为
克力级的卫星姿控发动机作了长脉冲
。
及短脉冲的推力实测, 也作了不同推力上升时间的短脉冲模拟推力测量系统具有瞬态
响应性能好、灵敏度高、不确定度小、性能稳定、结构简单等特点。为我国空间事业提
供了静、动态小推力测量的手段。
本文除介绍工作原理外, 还有实验室标定数据及真空舱中推力实测数据。
前吉‘二
、
姿控发动机是现代空间飞行器中不可缺少的组成部分, 为使卫星保持稳定修正姿态,
、
弹头的变轨分导再入等, 需要由姿控发动机提供控制力及控制力矩, 它们通常是以脉神方
。
式进行工作根据使用场合的不同, 对姿控发动机的推力大小也有不同要求, 大的可达几百
。
公斤, 小的可以是几克到几十克力对大于几百克以上力级的姿控发动机, 其推力测量手段
。、
在国内已经解决我们的任务是
为几克到几十克力级范围的发动机提供动态静态推力测
。。
量的手段要求系统能够测量推力上升时间为
毫秒的脉冲推力我们研制的测试系统已自

年初开始参与标称推力为
克力的腆分解发动机的全程序热试车, 进行了推力实测, 取
。
得了大量可靠的数据
二、推力测量方案的选择
。
目前国内外用于测量姿控发动机推力的装置基本上都是采用“位移”型即是受力后靠
,
弹性环节出现变形使敏感元件发出与变形位移量相对应的电信
。
号, 经过处理得到要测的力值所用的敏感元件有电阻应变元
、。
件电容式应变元件或电感式应变元件等‘

必子致贾证
从力学角度来看, 推力测量方案不管其测量装置的结构如何】一盆竺
愁艺粉
。
不, 用图
力
同都可的力学模型表示设有一个随时间变化的推等为梦羊钱口
, 等故扭滋
作用在由等效弹簧支承的等效质量上并使之产生等效位
。
移
如果推力按正弦规律变化, 则测力架的运动方程可用下式
表示

十
二
献图
力学模型
。
本项工作已于
年
月进行了技术成果鉴定
、、、、。
式中
。。
分别为推力的最大幅值角频率时间
、、、

瓜
为运动部分的等效质量多效阻尼燕数等效弹性系数及位移氢
‘。
在振动力学巾办证明
努只有当。《听时心。。为篆统固有角频率
才可以用
丝
如果被测的力
很小, 为了使应变元件有足够的变形量, 即二不能太小, 要保持合适的
。
数值, 就得把尤值降到很小, 这样就导致测试系统的固有频率大为降低在这种条件下, 要
正确的反映一个力的动态过程就应该包含运动方程的三
。。
名尹二。个分量图
示意三个力矢量的合成通常可以在测取
, , 万,
位移量的同时用加速度计同时测出加速度并将加速度
…,
尹环值进行积分或位移值进行微分得出