基于扭摆台架的动态推力测试方法研究

微纳卫星微推力器的性能测试,要求在诊断稳态推力和冲量的同时测量动态推力,为此开展动态推力测试方法研究。根据扭摆式台架的二阶质量-弹簧-阻尼系统模型及特点,提出通过静、动态砝码标定,进行扭摆台架的转动惯量、阻尼常数和弹簧系数等参数辨识。利用干涉式激光位移计实现对微小位移的高精度和高频响测量,系统的测量精度约为10nm,测试带宽500k Hz。建立了探测器的记录光强与微位移间的数学模型,获取台架微位移,通过对微位移进行一次、二次求导获得台架的速度和加速度信息,根据台架运动方程,实现动态推力测量。误差分析表明,稳态推力测试的最大绝对误差小于0.5mN,动态推力测试的最大误差约为0.58mN。利用落压式工作的微型冷气推力器开展验证试验,结果表明该测试方法能够实现动态推力测量要求,响应频率为50Hz。

自适应滤波在动态推力测量中的应用

动态推力测量过程中的干扰信号频谱经常与有用信号重叠,经典的模拟滤波或数字滤波方法难以取得良好的效果。基于LMS的自适应滤波器具有自动调整其自身参数的能力,几乎不需要信号和噪声特征的先验知识。针对不同的动态推力测量信号,设计不同的滤波器结构,以实现相应的周期信号提取以及信号增强。仿真结果表明,相比传统数字滤波,基于LMS的自适应滤波方法具有明显的优越性。处理实测数据时,对动态推力测量系统的辨识或对动态推力信号特征的先验知识有助于增强自适应滤波的效果。

动态推力测量数字补偿器设计

介绍了动态推力测量的意义以及典型动态推力的补偿方法,提出了直接数字补偿器设计的最少拍和非最少拍的数字补偿器的设计方法,分析和仿真表明,非最少拍数字补偿器具有更好的性能。

轨姿控发动机动态推力与推力矢量测试系统研制

针对目前轨姿控发动机动态推力与推力矢量测试系统测量精度低、测试覆盖面不全及操作的复杂性,研制了一套基于压电测力平台的动态推力与推力矢量测试系统。此系统的研制攻克了测力平台结构参数优化技术、标准信号发生器设计技术、测试相间干扰处理技术等五项关键技术点.实现了连续脉冲力及多方向力的测量,系统操作可靠、便捷,各项测试指标满足总体要求,为动态推力及推力矢量测试提供了手段。

动态推力校准系统设计

试车台架是导弹发动机推力测试系统的主要限制因素,也是动态测量误差的主要来源。根据试车台架的数学模型和动态特性指标介绍动态推力校准方法,并根据动态推力校准装置研制要求,组建由负阶跃力激励装置、标准测力传感器以及动态信号分析仪为主的动态推力校准系统,实现对试车台架的动态校准。动态推力校准系统能够确保导弹发动机地面点火试验测量结果准确可靠。

一种基于悬臂梁结构的动态推力测量方法

为实现星载微推进器性能评价中的动态推力测量,基于悬臂梁动力学模型,建立了测量系统的传递函数,分析了系统的输入输出特性,根据悬臂梁响应速度快(振动频率高)、动态分量在较小时间区间内接近等幅振荡(阻尼比小)以及高阶振动可视为基频振动噪声的特性,提出了求解稳态位移的末端均值法。该方法通过消除位移响应中的动态分量,得到了误差带较大时的稳态位移时变值,实现了动态推力测量。依据系统稳态位移与推力为线性关系、线性系数为系统增益值这一特性,提出了参数标定方法。搭建了试验平台,标定得到系统响应时间为156ms,通过对比扭摆系统测量结果,悬臂梁测量得到的冲击力与实际推力相对误差为4.064%,结合冲击力本身的测量误差1.383%,最终得到推力测量误差为4.293%。

一种微推力测量系统的推力不确定度标定方法

利用微推力测量系统有助于星载微推力器性能的测评和研发,而其不确定度的标定可以判断实验测量结果的可信度,本文提出一种推力测量系统的推力不确定度标定方法。通过对推力测量系统施加已知标准力,根据推力测量系统的系统响应反演计算推力估计值,将已知标准力与推力估计值比较,以此标定推力测量系统的推力不确定度,并且给出推力不确定度和推力误差。所提方法具有以下主要特征:(1)利用推力积分方程离散化为推力离散化线性方程组求解推力加载全程的动态推力;(2)根据标准力不确定度和推力估计值不确定度,综合评价推力不确定度;(3)依据标准不确定度和扩展不确定度,获得给定置信度条件下的推力相对误差。本文基于所提方法对某亚毫牛级推力测量系统的不确定度进行了实验评估。结果表明在给定95%置信度条件下,其推力测量误差小于2%。所提出的推力不确定度标定方法,可为星载微推力器的推力误差评定提供了高置信度、高精度测评方法和手段。

远程火箭增程榴弹的射表编拟方法

结合实例论述了远程火箭增程榴弹的射表编拟方法,主要就射击试验项目,气动参数和动态推力的确定方法,弹道计算采用的数学模型和符合计算方法等方面作了研究,取得了一些具有实用价值的结果。

微推力测量方法及其关键问题分析

微推力测试技术可为微推进器力学性能提供测量和评估平台。论述了稳态推力、脉冲冲量、平均推力和动态推力的测量原理;总结了国内外典型的微推力测量系统,将测量系统分为扭摆型、天平型、单摆型和和悬臂型4种基本动力学构型,并对比分析了各种构型的测量特征、用途和优缺点;指出了测量原理、误差影响因素及应对措施、系统标定和测量自动化等关键问题;并自行设计了一种基于扭摆型的微推力测量系统,该系统测量重复性好,测量水平可达到μN量级。