毫牛级微推力测试装置研究

发布时间：2021-01-25 23:18

　　随着深空探测任务的进一步开展,微小卫星以其体积小、质量轻、研制周期短、造价低等突出优势受到广泛关注。在微小卫星的轨道维持、姿态机动和稳定以及阻力补偿等任务中,要求微推进系统的推力通常为mN级甚至为μN级。与传统的化学推进相比,电推进器可产生较小的推力,且具有比冲高、体积小、质量轻和消耗推进剂少等优点。基于实验的电推进器mN级甚至为μN级的推力输出特性评价是影响其实际应用的关键,因此开展微推力测量研究具有重要的现实意义。本文以准确测量mN级电推进器的输出推力为研究目标,结合国内外现有的微推力测量手段,基于杠杆原理设计了一种毫牛级微小推力测量装置,并采用结构简单、产生力值可控、可标定范围宽的微小电磁力产生装置对毫牛级微推力测量装置进行标定。该毫牛级微推力测量装置为两点支承式扭摆结构,可以实现推力方向与推进器重力方向的相互分离。首先,根据被测电推进器输出推力的预估值,在综合考虑待测微小力的测量量程、分辨率以及推进器的质量等方面,选择轴向大刚度（可支承电推器的质量、配重等）,扭转小刚度（扭转方向灵敏度高）的弹性灵敏元件,基于杠杆原理,通过调节配重、推进器等相关器件使整个测量装置保持平衡。其次,... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微推力测量装置研究现状
        1.2.2 微小力产生装置研究现状
    1.3 课题主要研究内容
2 微小力产生装置设计
    2.1 微小推力测量难点分析
    2.2 微小电磁力产生装置设计
        2.2.1 电磁力计算数学模型
        2.2.2 微小电磁力产生装置结构设计
        2.2.3 微小电磁力产生装置的装配
    2.3 电磁力标定实验
        2.3.1 固定气隙改变电流实验
        2.3.2 固定电流改变气隙实验
    2.4 本章小结
3 微小推力测量系统设计
    3.1 光学路径设计
    3.2 弹性灵敏元件扭转刚度的选择
    3.3 微小推力测量装置零部件设计
        3.3.1 横梁的设计
        3.3.2 旋转轴的设计
        3.3.3 支撑架的设计
        3.3.4 支撑托架的设计
        3.3.5 PSD与激光器固定架的设计
    3.4 微小推力测量系统零部件装配
        3.4.1 俯仰调平
        3.4.2 横滚调平
        3.4.3 最终装配
    3.5 本章小节
4 微小推力测量系统实验设计及误差分析
    4.1 理论计算
    4.2 微小推力测量装置标定实验
        4.2.1 非线性度和重复性误差的测量
        4.2.2 迟滞误差的计算
        4.2.3 稳定性实验
    4.3 误差分析
        4.3.1 导磁块材料对实验造成的误差
        4.3.2 气隙变化造成的误差
        4.3.3 扭力弹簧轴承几何中心偏移误差
    4.4 本章小节
结论
参考文献
附录A 课题相关照片
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3000060