[發明專利]可自解耦合的航空發動機矢量力測量臺架

有效

• 申請號: 201611155312.5
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106595935B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 張有;楊橋;吳鋒;苗華兵;馮旭棟
• 申請（專利權）人: 中國燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種可自解耦合的航空發動機矢量力測量臺架，包括定架、動架、測力組件，定架，用于對動架和測力組件的支撐，動架，用于安裝試驗發動機，發動機產生的推力矢量通過動架傳遞到各測力組件，測力組件，包括撓性件和測力傳感器，用于連接定架與動架，并對發動機產生的推力矢量進行測量，測力組件將感受的軸向力轉化為電壓信號，根據推力矢量與測量的電壓信號之間的映射關系，可實現發動機推力矢量的測量。將本發明的一維自解耦合測力組合模型應用于三維矢量力測量臺架中，可以保持臺架剛度恒定，不受外載荷的影響，簡化了推力評定和修正過程，提高了推力測量精度。主要可以用于航空發動機試驗、火箭發動機試驗及其他用于矢量力測量的場合。

技術 領域

本發明屬于發動機推力測試領域，具體涉及一種可自解耦合的航空發動機矢量力測量臺架。

背景技術

隨著發動機技術的發展，矢量推力技術已經在先進發動機上廣泛應用，裝備矢量推力噴管的高性能發動機使戰斗機實現了超機動能力。矢量推力測量臺架是一個用于矢量力測量的平臺，其主要功能就是將發動機試驗時產生的矢量推力準確測量出來，通過推力臺架獲取矢量力的各方向分量，并對矢量力進行作用點、作用方向和大小的評估。

選擇合適的矢量力測量方法，布置合理數量的動架約束及分布方式，構建合理的矢量力測量模型及其參數求解方法，是矢量力測量的理論基礎，也是核心問題。只有構建合理的測試模型，才能求解出主推力矢量。矢量力測量的原理是：利用剛體平衡原理，適當布置若干約束，限制發動機的6個自由度(3個移動自由度和3個轉動自由度)，使之處于靜定平衡狀態，測出主推力、其他方向力和力矩。

目前，用于矢量力測量的臺架采用六個測力組件空間布局形式以進行矢量力測量。由于測力組件的加工誤差、安裝誤差和臺架受力作用下變形等因素，造成推力測量過程中非推力方向的測力組件產生耦合輸出誤差，將嚴重影響矢量力測量精度。對于航空發動機，該誤差主要影響的是矢量力結果的方向和作用點。當臺架測力組件剛度偏小，或者測力組件布局偏離矢量力方向，該耦合誤差將變得更加嚴重。據相關資料顯示，耦合誤差最高可達15％左右。雖然該誤差通過靜態校準可以消除一部分，但是由于靜態校準過程并不能完全表征發動機試驗過程中推力測量臺架的變形和耦合輸出，此原因是造成現有矢量力測量臺架測量精度不高的主要原因。

發明 內容

解決的技術問題，提供一種可自解耦合的航空發動機矢量力測量臺架，用于多分量推力測量，實現矢量力的高精度測量。

技術方案，一種可自解耦合的航空發動機矢量力測量臺架，包括定架、動架、測力組件，

定架，用于對動架和測力組件的支撐，

動架，用于安裝試驗發動機，

若干測力組件，每個測力組件包括測力傳感器和連接其兩端的兩個撓性件，一個撓性件連接定架，另一個撓性件連接動架；發動機產生的推力矢量通過動架傳遞到各測力組件，測力組件對發動機產生的推力矢量進行測量，將感受的推力矢量轉化為電壓信號，根據推力矢量與測量的電壓信號之間的映射關系，實現發動機推力矢量的測量。

上述可自解耦合的航空發動機矢量力測量臺架，包括一維自解耦合布局、二維自解耦合布局或三維自解耦合布局,一維自解耦合布局為：

圖1(a)為一維自解耦合布局圖，結合此圖可說明一維自解耦的原理。在此布局下，一維布局第一撓性件1、一維布局第一測力傳感器2、一維布局第二撓性件3組成一維布局第一測力組件8；一維布局第三撓性件5、一維布局第二測力傳感器6、一維布局第四撓性件7組成一維布局第二測力組件9；一維布局第一測力組件8和一維布局第二測力組件9分別位于一維布局動架4的兩端，并與一維布局動架4連接，另外一端與一維布局定架相連接。在所述布局下，一維布局第一測力組件8和一維布局第二測力組件9將用于測量豎直方向的推力分量。