[发明专利]一种姿控发动机推力测量装置

说明书

本发明涉及一种姿控发动机推力测量装置，解决现有姿控发动机试验装置尺寸较大、测量精度较低以及会对动架、传感器造成损坏的问题。该装置中，动架、力源加载单元、力测量单元和预紧力装置的中心线同轴设置；定架用于承受发动机推力；动架用于安装发动机和传递发动机产生的推力；力测量单元包括稳态力传感器和承力压头，稳态力传感器设置在测量力承力墙上，用于测量动架传递的力，承力压头将动架前法兰的力传递给稳态力传感器；力源加载单元用于实现对稳态力传感器的标准力源加载；预紧力装置设置在动架后法兰和测量力承力墙之间，主要是用于消除动架结构和测量力传感器之间的间隙，同时通过施加一定的预紧力。

技术领域

本发明涉及航天发动机试验领域，具体涉及一种姿控发动机推力测量装置，应用于20kN量级姿控发动机高空模拟试验中推力原位校准及测量。

背景技术

20kN在姿控发动机试验中属于较大推力量级，因需考虑高空模拟试验，故推力架结构不能过大，这就要求推力测量装置在承受20kN推力的同时，装置变形尽量小，变形控制在0.05mm之内。现有姿控发动机试验中，发动机与测量力传感器直接连接，或者发动机通过转接架与动架连接、动架通过轮辐式弹簧片与定架连接。对于前一种连接形式，传感器抗倾覆能力较小，当发动机悬臂较长或较重时不适用；对于后一种连接形式，其具有较大的抗倾覆能力，但若要保证较大的力值传递比，则需设置结构较大的轮辐式弹簧片，导致推力测量装置整体结构尺寸增加、测量精度降低。同时，姿控发动机点火过程中存在回火等情况或其它危险，可能对动架、传感器造成损坏，使得试验不能及时完成。

发明内容

本发明的目的是解决现有姿控发动机试验装置尺寸较大、测量精度较低以及会对动架、传感器造成损坏的问题，提供一种姿控发动机推力测量装置，该装置实现了20kN量级姿控发动机地面及高空模拟试验中的推力测量。

本发明的技术方案是：

一种姿控发动机推力测量装置，包括定架、动架、山型弹簧片、力源加载单元、力测量单元和预紧力装置，且动架、力源加载单元、力测量单元和预紧力装置的中心线同轴设置；所述定架用于承受发动机推力，包括底座以及依次设置在底座上的前弹簧片承力墙、测量力承力墙、后弹簧片承力墙和标准力承力墙；所述动架用于安装发动机和传递发动机产生的推力，包括固定连接的动架前法兰和动架后法兰，所述动架前法兰通过转接架与发动机连接，同时通过山型弹簧片与前弹簧片承力墙连接，所述动架后法兰通过山型弹簧片与后弹簧片承力墙连接；所述力测量单元包括稳态力传感器和承力压头，所述稳态力传感器设置在测量力承力墙上，用于测量动架传递的力，所述承力压头设置在稳态力传感器和动架前法兰之间，将动架前法兰的力传递给稳态力传感器；所述力源加载单元设置在标准力承力墙上，用于实现对稳态力传感器进行标准力加载；所述预紧力装置设置在动架后法兰和测量力承力墙之间，包括预紧力加载头、预紧中间板、预紧架和多个预紧连接板；所述预紧架包括预紧环和多个预紧块，所述预紧环固定设置在动架后法兰上，多个预紧块沿预紧环的周向均匀设置，其一端垂直固定在预紧环端面，另一端通过预紧连接板与预紧中间板连接，所述预紧力加载头的一端固定设置在测量力承力墙上，另一端与预紧中间板接触。

进一步地，所述力源加载单元包括依次连接的标准力加载头、拉环、拉杆、标准力传感器和电动缸；所述标准力加载头位于动架后法兰的外侧，用于将加载力传递至动架后法兰，所述电动缸的缸体固定设置在标准力承力墙上，其输出轴与标准力传感器连接。

进一步地，所述拉环采用万向节接头。

进一步地，所述动架前法兰上设置有冷却腔，所述冷却腔内设置有多个冷却隔板，多个冷却隔板用于增大冷却液的过流面积。

进一步地，还包括有与冷却腔相连接的冷却管路，所述冷却管路包括相连通且直径不同的硬管段和软管段，所述硬管段设置在推进剂管路与定架上，所述软管段设置在动架冷却腔上，且设置为U型弯曲段。

进一步地，所述前弹簧片承力墙、后弹簧片承力墙的内侧设置有限位块，用于对动架进行限位。