本文關(guān)鍵詞：小力值推力矢量測試研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展,每年各國發(fā)射到太空中各種航天器,如衛(wèi)星、探月飛行器、飛船等,它們的姿態(tài)的調(diào)整、軌道的改變、速度的修正等,都是通過自身攜帶的小力值姿控發(fā)動機產(chǎn)生推力實現(xiàn)的。因此,對發(fā)動機推力精確控制非常重要。但是,由于制造、零部件安裝等方面精度的限制,導(dǎo)致動機產(chǎn)生的推力偏離理想推力。故此,需要對發(fā)動機推力進行矢量力測試,確定其偏離理想推力的矢量力參數(shù),對發(fā)動機性能進行評定。本文以小力值矢量力測量為研究對象。針對小力值測量中的力值小、主側(cè)向量程比大的測試難點,從測試原理、理論分析、仿真和實驗等方面,對小力值推力矢量測試的難點進行了深入分析研究,提出相應(yīng)的解決設(shè)計方案,研制出了以壓電測力儀為核心的小力值矢量力測試系統(tǒng)。首先針對測試系統(tǒng)測量力量程小的難點,分析研究了影響壓電測力儀分辨率及靈敏度的因素。從理論及實驗的角度出發(fā),研究了壓電傳感器中石英晶片的個數(shù)、切型以及尺寸等對壓電測力儀的靈敏度、分辨率的影響,對上述參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計；同時,對測力儀所需施加的預(yù)緊力進行實驗研究,得到其對靈敏度的影響,選擇合理的預(yù)緊力提高靈敏度。其次對推力測量中大量程比帶來的主向?qū)?cè)向產(chǎn)生向間干擾的難題進行分析研究,從壓電測力儀本身結(jié)構(gòu)和測試系統(tǒng)的標(biāo)定加載兩方面進行分析。通過有限元對測力儀上蓋進行尺寸參數(shù)的分析,得到上蓋的厚度、中心孔徑以及傳感器跨距對上蓋變形及向間干擾的影響曲線,優(yōu)化尺寸選擇合理的參數(shù),降低向間干擾；對測試標(biāo)定加載力偏差進行理論分析,得到標(biāo)定加載偏差對矢量力測試精度的影響；以此為指導(dǎo)對測試系統(tǒng)的標(biāo)定加載桿的連接方式進行設(shè)計,更改為萬向節(jié)式連接,降低因標(biāo)定加載偏差引起的向間干擾。對壓電測力儀和整個測試系統(tǒng)進行靜態(tài)標(biāo)定和矢量力模擬測量,結(jié)果表明：研制出的壓電測力儀能夠?qū)崿F(xiàn)對所需要量程的小力值推力進行測量,其線性、重復(fù)性指標(biāo)均在2%以內(nèi),壓電測力儀本身的向間干擾降低到4%以內(nèi)；改變連接方式后,測試系統(tǒng)的向間干擾降低37.5%以上,不確定度最多降低53.9%。對矢量力參數(shù)模擬測量得到的結(jié)果不確定度,其中主推力在標(biāo)稱值時不確定度小于1%,其他矢量力參數(shù)不確定度均小于5%。壓電測力儀及測試系統(tǒng)的各項指標(biāo)均達到小力值推力矢量測試的要求,能夠?qū)崿F(xiàn)對小力值矢量力的精確測量。
【關(guān)鍵詞】：小推力發(fā)動機 壓電測力儀 矢量力測量 高靈敏度 低向間干擾
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 發(fā)動機推力測試國內(nèi)外研究概況9-13
• 1.3 當(dāng)前小推力矢量測試研究分析13-14
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容14-15
• 2 總體方案設(shè)計15-23
• 2.1 矢量測試系統(tǒng)測試難點15
• 2.2 矢量力測量原理15-18
• 2.3 靈敏度提高方案18-20
• 2.4 向間干擾減小方案20-22
• 2.4.1 測力儀向間干擾減小方案20-21
• 2.4.2 標(biāo)定裝置向間干擾減小方案21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 壓電測力儀設(shè)計分析23-35
• 3.1 壓電傳感器設(shè)計23-27
• 3.1.1 靈敏度設(shè)計23-26
• 3.1.2 傳感器低向間干擾設(shè)計26-27
• 3.2 壓電測力儀結(jié)構(gòu)設(shè)計分析27-32
• 3.2.1 測力儀結(jié)構(gòu)有限元分析28-32
• 3.2.2 測力儀上蓋尺寸參數(shù)優(yōu)化32
• 3.3 預(yù)緊力對測力儀性能影響分析32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 測試系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定分析35-46
• 4.1 測力儀歸一化標(biāo)定加載分析37-41
• 4.1.1 三向正交力歸一化模型的建立37-39
• 4.1.2 測力儀歸一化加載傳感器受力分析39-41
• 4.2 矢量力測量分析41-44
• 4.3 測試系統(tǒng)主向標(biāo)定裝置設(shè)計44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 5 實驗及數(shù)據(jù)處理46-69
• 5.1 壓電測力儀性能測試46-48
• 5.1.1 測力儀固有頻率測試46-47
• 5.1.2 壓電測力儀側(cè)向分辨率測試47-48
• 5.2 壓電測力儀標(biāo)定實驗48-50
• 5.2.1 測力儀主向標(biāo)定48-49
• 5.2.2 測力儀側(cè)向標(biāo)定49-50
• 5.3 測試系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定實驗50-61
• 5.3.1 測試系統(tǒng)標(biāo)定加載偏差實驗50-57
• 5.3.2 測試系統(tǒng)三向正交標(biāo)定實驗57-61
• 5.4 矢量力模擬測量61-68
• 5.4.1 模擬測量實驗61-65
• 5.4.2 矢量力參數(shù)不確定度分析65-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄A 部分實物圖73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76-77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張貽恭,劉恩福,錢敏;YDXL-Ⅲ87A壓電晶體三向小力值傳感器的研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;1990年03期

2 任宗金;賈振元;王浩然;高翼飛;陳v，

本文編號：686101