[發明專利]臨近空間飛行器RCS噴流干擾力與干擾力矩測量裝置

有效

• 申請號: 201310684444.7
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103630285A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 宮建;熊琳
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L5/16
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

技術領域

本發明臨近空間飛行器性能檢測技術領域，具體而言，本發明特別涉及一種臨近空間飛行器，尤其是臨近空間高超聲速飛行器，RCS（Reaction?control?system，即噴射反作用控制系統）噴流干擾力與干擾力矩測量裝置。

背景技術

臨近空間（距離海平面20km至100km）高超聲速飛行器在60km以上高空飛行時，由于空氣極為稀薄，控制面的氣動控制能力非常弱，無法滿足飛行器姿態控制要求，此時，需要采用RCS控制。通常的做法是，將控制各方向的反推發動機集中固連在飛行器底部的底遮板上，通過力臂（對飛行器前緣）最大化的方法提高小推力反推發動機對飛行器姿態的調整能力。

但是，這樣的RCS控制方式無法避免各方向的相互干擾。例如，RCS系統中用于控制側滑姿態的反推火箭工作時會引入滾轉力矩。引入的滾轉力矩屬于附加力矩，也稱作干擾力矩。干擾力矩的量值必須小于自控系統的安全容限，否則飛行器姿態會有失控的危險。因為涉及到羽流現象，RCS系統的干擾力和干擾力矩難以通過理論計算獲得。通過高模試車臺（高真空度發動機試車臺），對RCS整機產品進行噴流干擾力與干擾力矩測量，是目前最為可行的技術途徑。

目前一些高模試驗臺發動力測力技術以單機單分量測量為主，尚無關于RCS整機多分量測量的任何技術儲備。并且，對于臨近空間高超聲速飛行器的RCS整機產品而言，主控力與力矩、干擾力與力矩以六分量載荷的形式（沿笛卡爾坐標系坐標軸的三個力與三個力矩）同時存在，因此載荷測量的難度非常大。

發明內容

本發明的發明目的在于針對臨近空間高超聲速飛行器RCS整機產品的工作特點，提供一種臨近空間飛行器RCS噴流干擾力與干擾力矩測量裝置，以解決在高模試驗臺上，對高超聲速飛行器RCS整機產品的多分量干擾力與力矩進行同時測量的問題。

為了實現上述目的，本發明提供的臨近空間飛行器RCS噴流干擾力與干擾力矩測量裝置的技術方案如下：

一種臨近空間飛行器RCS噴流干擾力與干擾力矩測量裝置，其包括下固定板、上浮動板、六個單分量力傳感器、六根彈性鉸鏈連桿、三根轉接桿，所述單分量力傳感器布置于所述下固定板和上浮動板之間并固定于所述下固定板上；其中，三個所述單分量力傳感器的測量方向沿笛卡爾坐標系的Z軸布置，用于分別測量沿坐標軸Z方向的力、沿坐標軸Y方向的力矩以及沿坐標軸X方向的力矩；兩個所述單分量力傳感器的測量方向沿笛卡爾坐標系的X軸布置，用于測量沿坐標軸X方向的力以及沿坐標軸Z方向的力矩；一個所述單分量力傳感器的測量方向沿笛卡爾坐標系的Y軸布置，用于測量方向沿坐標軸Y方向的力；所述彈性鉸鏈連桿豎直設置，且其一端分別固定于所述單分量力傳感器，另一端直接或間接通過所述轉接桿固定于所述上浮動板。

本發明通過設置六個單分量力傳感器，能夠完成RSC整機在工作狀態下三分量力和三分量力矩的同時測力，由此實現干擾力與干擾力矩的識別、測量。

附圖說明

圖1a、1b、1c分別為本發明實施例的主視、左視、立體結構示意圖。

圖2a、2b、2c分別為單分量力傳感器5、12、14的主視、左視、俯視結構示意圖；

圖3a、3b、3c分別為單分量力傳感器6、8、13的主視、右視、俯視結構示意圖；

圖4a、4b、4c、4d分別為單分量力傳感器5上應變計的布置結構圖及雙電橋輸出設置示意圖；

圖5a、5b、5c分別為彈性鉸鏈連桿的主視、左視、俯視結構示意圖；

圖6a、6b、6c分別為防松螺母10的俯視圖、縱剖圖、沿圖6a中A-A線的剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明。

如圖1a、1b、1c所示，本發明的該實施例包括下固定板19、上浮動板20、單分量力傳感器5、單分量力傳感器6、單分量力傳感器8、單分量力傳感器12、單分量力傳感器13、單分量力傳感器14、彈性鉸鏈連桿3、彈性鉸鏈連桿7、彈性鉸鏈連桿11、彈性鉸鏈連桿15、彈性鉸鏈連桿16、彈性鉸鏈連桿17和轉接桿1、轉接桿2、轉接桿18，單分量力傳感器5、6、8、12、13、14布置于所述下固定板19和上浮動板20之間并固定于下固定板19上。