[发明专利]一种高精度的液体或气体火箭发动机推力台架

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天发动机试验技术领域，具体来说，是一种高精度的液体或气体火箭发动机推力测量台架。

背景技术

在火箭发动机试车过程中，推力测量的基本方法就是将发动机固定在推力架的动架上，推力架的动架和定架用弹簧片连接起来，试车时，发动机产生的推力使动架和发动机一起向推力方向移动，并通过传力机构作用在测力传感器上。推力架主要有三部分构成，一是推力传递机构，由定架、动架、弹簧片和预紧力部件等组成；二是测量装置，包括工作力传感器、传输电缆和数据采集装置等；三是现场校准装置，包括标准力传感器、力源和相应的指示仪表。根据火箭发动机试车时发动机安装状态的不同，试车台和推力架可分为水平式、垂直式和倾斜式三种。通常，可贮存推进剂的大推力发动机及推力室试验的推力架采用垂直式，中、小推力的发动机及推力室试验的推力架采用水平式，低温推进剂的发动机推力架从安全方面考虑采用水平式或垂直式均可，倾斜式的推力架操作不方便，很少采用。

推力架设计的基本原则主要有：一，保证发动机推力轴线、校准力轴线和工作传感器轴线重合；二，发动机产生推力的99%以上能直接作用于工作传感器上，即弹簧片、各种管道、管道内流体压力及动量所“损耗”的推力不得大于实际推力的1%；三，因工作传感器在受拉和受压两个受力方向上的校准曲线差别很大，试车前、后工作传感器的受力方向应与试车过程中的受力方向相一致，不应使工作传感器在试车前承受拉力，而在试车过程中承受压力，反之亦然。

精确测量发动机的推力十分困难，推力从发动机到传感器的传递过程中容易受很多因素的影响：1）推力架动架和定架之间的支撑件、约束件的影响；2）推进剂输送管、测压管等的影响，以及推进剂管路内压力和流体动量的影响；3）在垂直式或倾斜式试车台上试车，发动机主阀门后的管路、推力室头部、喷管冷却夹套内的推进剂填充量和烧蚀式喷管的烧蚀量的变化，引起发动机重量变化，因此影响推力测量准确度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种整体结构简单、测量精度和准确度高的液体或气体火箭发动机推力测量台架，包括定架组件、动架组件、原位推力标定组件和工作推力测量组件。

所述的定架组件包括底部平台、定架前挡板、定架后挡板、定架支撑杆与定架桁架组件。其中，且竖直固定在底部平台上；定架前挡板与定架后挡板中部对称开有同轴的圆形通孔；定架前挡板与定架后挡板之间通过定架支撑杆相连；定架前挡板前端面上还安装有由定架桁架、定架桁架焊板与定架连接座构成的定架桁架组件；其中，定架桁架为环形框架结构与定架前挡板前端面固连；定架桁架焊板为圆环结构，周向上通过的连接杆与定架桁架周向固连；定架桁架焊板的前、后两侧边缘周向上各分别固定安装有m个定架前连接座与n个定架后连接座，12≤m≤20，8≤n≤10。

所述的动架组件位于定架组件内部，包括动架前挡板、动架后挡板与动架支撑杆以及动架桁架组件；其中，动架前挡板与动架后挡板竖直设置，分别于定架前挡板、定架后挡板平行，动架前挡板与动架后挡板之间通过动架支撑杆相连。

动架前挡板与动架后挡板分别通过板簧片与定架前挡板、定架后挡板相连，连接后使动架前挡板与动架后挡板平移于与定架前挡板、定架后挡板不接触。

动架前挡板前端面上还安装有由动架桁架主体、动架桁架支撑杆、动架桁架法兰、发动机连接件、动架连接座、推进剂供给管路A与推进剂供给管路B构成的动架桁架组件；动架桁架组件整体位于定架桁架组件内环中。其中，动架桁架主体为筒状结构，一端与动架前挡板前端面固定，另一端通过动架桁架法兰连接发动机连接件；在动架桁架法兰的前端面、后端面的边缘周向上分别安装有m个动架前连接座与n个动架后连接座，m个动架连接座、n个动架后连接座分别与定架中m个定架前连接座、n个定架后连接座相互对应；每个动架连接座内侧与外侧分别连通有一个推进剂供给管A与推进剂供给管B；其中，每个推进剂供给管A通过波纹管A与定架前连接座连通，每个推进剂供给管B通过波纹管B与定架后连接座连通。

所述的原位推力标定组件包括标定传感器、前万向挠性件、后万向挠性件、传感器拉杆、标定传感器支座、油缸连接杆件与油缸。其中，标定传感器作为推力标定用传感器，前后两端分别安装有前万向挠性件和后万向挠性件。前万向挠性件与传感器拉杆一端相连，传感器拉杆另一端与动架前挡板中心处相连；后万向挠性件通过油缸连接件与油缸连接接；油缸固定安装在标定传感器支座上，标定传感器支座固定连接在底部平台上。