双发并联推力测试系统的标定研究

发布时间：2017-10-23 18:03

  本文关键词：双发并联推力测试系统的标定研究

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【摘要】：航空航天技术是信息技术、测控技术和机械制造技术的深度融合,集中了众多科学领域的新成就。航空航天技术的发展更新对世界政治、军事、经济以至于人们的生活方式有着重要的影响。近几十年来,空间探测及宇航技术不断发展,火箭发动机作为航天器动力核心起着至关重要的作用。发动机在定型之前需要对其推力矢量性能进行一系列测试,而测试系统的精度评定过程即为对测试系统的标定过程,可见对测试系统的标定研究显得尤其重要。本文以双发动机并联系统为研究对象,阐述了火箭发动机推力矢量标定及测试台架的发展概况及其标定原理。结合压电传感器在火箭推力测试方面的研究成果,针对双发并联系统的标定测试难点,通过方案对比、理论分析计算、有限元仿真分析和实验验证等,对标定系统进行了深入研究。本文以实现双发动机并联系统矢量合力的标定为目的,明确了矢量力表示方法及其各参数定义,分析了测试要求和标定系统设计难点。对于双发动机并联系统,由于矢量合力存在作用于测力仪四传感器呈正方形布置的支撑平面之内和之外两种情况,分别对两种矢量力工况下的传感器输出进行力分量解耦计算,为标定实验设计提供理论基础。建立了标定测试系统力学模型,重点分析了测力仪和转接架对标定系统的影响。对四传感器呈正方形布置时参数a的取值范围进行理论分析计算,结合双发动机并联的特点确定a的取值；利用有限元软件对测力仪上板进行仿真分析并改进尺寸参数；为实现测力仪与发动机之间一对二的转接功能,对转接架提出了三种整体式设计方案并进行多方面对比分析,最终确定喇叭型为实际实施方案。为得到系统测力仪各方向上的静态性能指标,对测试系统进行了三向正交静态标定,通过标定拟合曲线得到测力仪中各传感器的归一化灵敏度和向间干扰补偿系数。最后为了验证双发源测试系统对推力矢量测量的准确性,研究设计了偏斜加载标定试验和发动机工况模拟标定试验。三向正交力标定实验数据处理结果表明测试系统具有良好的静态特性。由于三向力传感器各向之间存在向间干扰,故计算了向间干扰系数并进行数据补偿处理。系统标定调试实验结果表明,该推力标定测试系统可靠性和稳定性较好,测试精度满足设计要求,能够实现双发动机并联系统推力测试。
【关键词】：双发动机 推力矢量测试 标定 结构设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究意义9
• 1.2 推力测试系统标定研究概况9-17
• 1.2.1 单向力标定系统10-12
• 1.2.2 多分力标定系统12-17
• 1.3 本论文研究的主要内容17-18
• 2 双发并联推力测试系统标定原理18-28
• 2.1 标定系统设计难点18-19
• 2.2 推力测试系统标定原理19-20
• 2.3 推力矢量参数定义20-22
• 2.4 力分量解耦22-27
• 2.4.1 双发同时工作力分量解耦23-25
• 2.4.2 单发工作力分量解耦25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 标定系统结构设计28-42
• 3.1 传感器布置参数a的确定28-32
• 3.2 标定力对测力仪上板影响32-35
• 3.3 转接架结构设计35-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 推力测试系统静态标定42-53
• 4.1 标定加载装置42-43
• 4.2 三向正交标定43-47
• 4.2.1 主推力X向标定44-45
• 4.2.2 侧向力Y向标定45-46
• 4.2.3 侧向力Z向标定46-47
• 4.3 向间干扰补偿系数47-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 测试系统标定53-62
• 5.1 偏斜加载标定53-58
• 5.2 发动机工况模拟标定58-61
• 5.3 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-65
• 附录A 附录内容名称65-68
• 致谢68-69

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本文编号：1084641