周向动力布置系统推力矢量测量研究

发布时间：2024-12-11 03:44

　　为实现飞行器在高空、低压状态下的准确控制,飞行器姿/轨控制系统将传统的舵面控制系统改为周向动力布置系统,即通过多个姿控发动机组合点火实现其姿/轨调控。推力矢量作为周向动力布置系统的关键性能参数,是保证飞行器控制精度的重要前提,故对周向动力布置系统产生的推力矢量进行准确地动态测量显得尤为重要。本文针对周向动力布置系统的推力矢量测量需求,研制出了一种压电式推力矢量测试系统,并通过仿真分析、动静态标定实验及模拟加载实验证明了本测试系统具有刚度高、固有频率高、测试精度高及测试稳定性好等优点,从而保证了测试结果的稳定性与可靠性。通过对石英晶体性质、压电机理和压电效应的研究得到了压电效应表达式;通过对晶体切型的选择、晶组的选择与构成等方面的研究分析完成了压电式三向力传感器的设计。以四点支撑式压电测力仪为基础,并结合周向动力布置系统的结构特点,完成了测试系统的设计;介绍了测量的理论原理,包括推力矢量相关参数的定义及测试系统理论模型。根据测试系统的承载性能要求及动态性能要求,通过ANSYS对测试系统模型进行静态、模态分析,得出其刚度及固有频率均能满足要求,并通过ANSYS模拟加载验证推力矢量测量的可行性...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 推力测试系统研究现状
        1.2.1 应变式测试系统研究现状
        1.2.2 压电式测试系统研究现状
    1.3 本论文主要研究内容
2 周向动力装置测量原理分析
    2.1 测试要求及难点
    2.2 基于压电的力测量方法
        2.2.1 压电机理
        2.2.2 压电效应表达式
    2.3 压电式三向力传感器的设计
        2.3.1 石英晶体几何切型的选择
        2.3.2 晶组构成
    2.4 本章小结
3 测试方案设计及分析
    3.1 测量方案
    3.2 推力矢量参数定义
    3.3 石英晶片几何尺寸和预紧力确定
    3.4 测试系统静力学及模态分析
        3.4.1 静力学分析
        3.4.2 模态分析
    3.5 ANSYS模拟加载
        3.5.1 数学模型
        3.5.2 模拟加载
    3.6 本章小结
4 测试系统动静态性能标定
    4.1 标准力加载装置
    4.2 静态标定实验性能指标
    4.3 三向力标定
        4.3.1 主向力F_Z标定
        4.3.2 侧向力F_X标定
        4.3.3 侧向力F_Y标定
    4.4 三向力矩标定
        4.4.1 滚装力矩M_Z标定
        4.4.2 俯仰力矩M_Y标定
        4.4.3 偏航力矩M_X标定
    4.5 向间干扰补偿
    4.6 动态性能验证
    4.7 本章小结
5 模拟加载实验
    5.1 正交模拟加载实验
    5.2 偏移加载实验
    5.3 本章小结
结论
参考文献
附录 A 测力仪结构图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4016131