本發(fā)明涉及固體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)與測試，具體涉及一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、固體姿軌控發(fā)動機(jī)在多分力試驗(yàn)測試過程中，測試系統(tǒng)的不確定度與測力單元動架體的輸出精度密切相關(guān)，在進(jìn)行多分力試驗(yàn)測試之前首先要對組合式多維力傳感器的性能進(jìn)行評估，主要包括傳感器的線性度、動態(tài)特性及耦合系數(shù)，以判斷其不確定度是否滿足試驗(yàn)測試要求。

2、目前對于組合式多維力傳感器的校準(zhǔn)采用靜態(tài)單方向點(diǎn)測的方法，然后采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式計(jì)算傳感器的靈敏度和線性系數(shù)，還無法進(jìn)行試驗(yàn)前的動態(tài)特性校準(zhǔn)。隨著固體姿軌控發(fā)動機(jī)對推力隨控測試精度的高要求，需要對多維力測力單元動架體的動態(tài)綜合性能進(jìn)行全面標(biāo)校，以適應(yīng)固體姿軌控發(fā)動機(jī)的高頻動態(tài)力的測試，故現(xiàn)有的校準(zhǔn)不能保證推力測試系統(tǒng)的測試精度。

3、因此，需要提供一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置及方法以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置及方法，以解決現(xiàn)有的校準(zhǔn)不能保證推力測試系統(tǒng)的測試精度的問題。

2、本發(fā)明的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置采用如下技術(shù)方案，包括：

3、試驗(yàn)臺，其上設(shè)置有多分力組合傳感器，多分力組合傳感器的三個(gè)軸端方向?yàn)樗椒较蛎鎯?nèi)相互垂直的x方向和y方向，以及垂直于x方向和y方向的z方向，z方向的軸端豎直朝上；

4、加載裝置，用于通過傳動組件對試驗(yàn)臺上的多分力組合傳感器的三個(gè)軸端分別進(jìn)行力源加載；

5、以及校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)力值序列中的校準(zhǔn)力值依次控制加載裝置對多分力組合傳感器的每個(gè)軸端進(jìn)行力源加載標(biāo)定，根據(jù)加載標(biāo)定結(jié)果獲取推力測試系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)和測試誤差，并對多分力組合傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

6、優(yōu)選地，加載裝置包括：三個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，每個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括：伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出端通過減速機(jī)構(gòu)連接有力源調(diào)節(jié)組件，力源調(diào)節(jié)組件的輸出端依次通過滑輪鋼索傳動組件、標(biāo)準(zhǔn)傳感器與多分力組合傳感器對應(yīng)的軸端連接；

7、其中，標(biāo)準(zhǔn)傳感器用于采集驅(qū)動機(jī)構(gòu)對多分力組合傳感器進(jìn)行力源加載時(shí)多分力組合傳感器在三個(gè)方向?qū)?yīng)的實(shí)際力值。

8、優(yōu)選地，滑輪鋼索傳動組件包括：滑輪組以及鋼索，鋼索的一端與力源調(diào)節(jié)組件的輸出端連接，鋼索的另一端經(jīng)滑輪組的滑輪導(dǎo)向后與標(biāo)準(zhǔn)傳感器的一端連接，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的另一端與多分力組合傳感器對應(yīng)的軸端連接。

9、優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的另一端通過力源頂桿與多分力組合傳感器對應(yīng)的軸端連接。

10、優(yōu)選地，校準(zhǔn)系統(tǒng)用于根據(jù)加載標(biāo)定時(shí)的實(shí)時(shí)力值等于校準(zhǔn)力值時(shí)的實(shí)時(shí)力值與電壓值獲取力－電壓曲線，并依據(jù)固體火箭發(fā)動機(jī)測量不確定度的方法確定不確定度，將不確定度作為測試誤差，將力－電壓曲線的斜率作為標(biāo)定系數(shù)，對多分力組合傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

11、優(yōu)選地，力源調(diào)節(jié)組件采用細(xì)分彈簧，其一端與減速機(jī)構(gòu)的輸出端連接，其另一端連接有連接螺桿，其中，連接螺桿通過導(dǎo)向支架水平設(shè)置，連接螺桿背離細(xì)分彈簧的一端連接鋼索。

12、優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)傳感器采用s型標(biāo)準(zhǔn)傳感器。

13、一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)方法，包括：

14、手動校準(zhǔn)：

15、將鋼索和標(biāo)準(zhǔn)傳感器連接，并對鋼索進(jìn)行預(yù)緊，使得標(biāo)準(zhǔn)傳感器的力值顯示在50n—200n；

16、依次控制加載裝置對多分力組合傳感器的三個(gè)軸端輸入預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)力值序列中的最大校準(zhǔn)力值，并控制加載裝置回到原點(diǎn)保護(hù)位；

17、在手動校準(zhǔn)中的加載滿足線性時(shí)，進(jìn)行自動校準(zhǔn)：

18、根據(jù)校準(zhǔn)的校準(zhǔn)力值范圍、臺階數(shù)以及回程數(shù)，分別對多分力組合傳感器的三個(gè)軸端的自動加載標(biāo)定；

19、在多分力組合傳感器的每個(gè)軸端加載標(biāo)定后，根據(jù)加載標(biāo)定結(jié)果并依據(jù)固體火箭發(fā)動機(jī)測量不確定度的方法獲取不確定度，將不確定度作為測試誤差，將力－電壓曲線的斜率作為標(biāo)定系數(shù)，對多分力組合傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

20、本發(fā)明的有益效果是：

21、1、通過設(shè)置加載裝置，利用加載裝置通過傳動組件對多分力組合傳感器的三個(gè)軸端分別進(jìn)行力源加載，在加載時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)力值序列中的校準(zhǔn)力值依次控制加載裝置對多分力組合傳感器的每個(gè)軸端進(jìn)行力源加載標(biāo)定，從而確定推力測試系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)和測試誤差，并對多分力組合傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除推力測試系統(tǒng)的誤差，從而提高了固體姿軌控發(fā)動機(jī)多分力測試系統(tǒng)的測試精度。

22、2、本發(fā)明的三方向原位校準(zhǔn)裝置可在固體姿軌控發(fā)動機(jī)的推力測試系統(tǒng)中對多分力組合傳感器的線性度、動態(tài)特性及耦合系數(shù)進(jìn)行評估，對測試系統(tǒng)的測試不確定度進(jìn)行判定，通過滑輪導(dǎo)向裝置能保證加力裝置對測力單元動架體三個(gè)方向水平穩(wěn)定加力，控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)了一鍵原位標(biāo)定功能，極大的提高了使用效率和測試精度。

23、3、本發(fā)明的三方向原位校準(zhǔn)裝置安裝簡單，與多分力試驗(yàn)臺架一體化程度高，免拆卸，自動化程度高，便于操作，采用拉力方式對推力測試系統(tǒng)的多分力組合傳感器進(jìn)行加力，選用s型標(biāo)準(zhǔn)傳感器在拉力輸出的線性精度高于壓力方式時(shí)的精度，大大減少了原位標(biāo)定時(shí)占用的空間尺寸，便于試驗(yàn)臺體的整體移動。

技術(shù)特征：

1.一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，加載裝置包括：三個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)（1），每個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)（1）包括：伺服電機(jī)（1-1），伺服電機(jī)（1-1）的輸出端通過減速機(jī)構(gòu)（1-2）連接有力源調(diào)節(jié)組件（1-3），力源調(diào)節(jié)組件（1-3）的輸出端依次通過滑輪鋼索傳動組件、標(biāo)準(zhǔn)傳感器（6）與多分力組合傳感器（8）對應(yīng)的軸端連接；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，滑輪鋼索傳動組件包括：滑輪組以及鋼索（2），鋼索（2）的一端與力源調(diào)節(jié)組件（1-3）的輸出端連接，鋼索（2）的另一端經(jīng)滑輪組的滑輪導(dǎo)向后與標(biāo)準(zhǔn)傳感器（6）的一端連接，標(biāo)準(zhǔn)傳感器（6）的另一端與多分力組合傳感器（8）對應(yīng)的軸端連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)傳感器（6）的另一端通過力源頂桿與多分力組合傳感器（8）對應(yīng)的軸端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，校準(zhǔn)系統(tǒng)用于根據(jù)加載標(biāo)定時(shí)的實(shí)時(shí)力值等于校準(zhǔn)力值時(shí)的實(shí)時(shí)力值與電壓值獲取力－電壓曲線，并依據(jù)固體火箭發(fā)動機(jī)測量不確定度的方法確定不確定度，將不確定度作為測試誤差，將力－電壓曲線的斜率作為標(biāo)定系數(shù)，對多分力組合傳感器（8）進(jìn)行校準(zhǔn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，力源調(diào)節(jié)組件（1-3）采用細(xì)分彈簧，其一端與減速機(jī)構(gòu)（1-2）的輸出端連接，其另一端連接有連接螺桿（1-4），其中，連接螺桿（1-4）通過導(dǎo)向支架水平設(shè)置，連接螺桿（1-4）背離細(xì)分彈簧的一端連接鋼索（2）。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)傳感器（6）采用s型標(biāo)準(zhǔn)傳感器。

8.一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及固體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)與測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于姿軌控發(fā)動機(jī)空間布局的三方向原位校準(zhǔn)裝置及方法，包括：校準(zhǔn)系統(tǒng)、試驗(yàn)臺和加載裝置，試驗(yàn)臺上設(shè)置有多分力組合傳感器；加載裝置用于通過傳動組件對試驗(yàn)臺上的多分力組合傳感器的三個(gè)軸端分別進(jìn)行力源加載；校準(zhǔn)系統(tǒng)用于根據(jù)預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)力值序列中的校準(zhǔn)力值依次控制加載裝置對多分力組合傳感器的每個(gè)軸端進(jìn)行力源加載標(biāo)定，根據(jù)加載標(biāo)定結(jié)果獲取推力測試系統(tǒng)的標(biāo)定系數(shù)和測試誤差，并對多分力組合傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明提高了固體姿軌控發(fā)動機(jī)多分力測試系統(tǒng)的測試精度。

技術(shù)研發(fā)人員：刁建宏,于軍,王旭輝,魯靜,徐綺薇,李翠萍,張梓燚,蘇憧,李甜歌,劉歡,孫強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安長峰機(jī)電研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19