[發明專利]模擬真空環境下的微推力器推力測量系統

在審

• 申請號: 201710017540.4
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN108303206A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 曾慶德;賈云飛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01L5/12
• 分類號: G01L5/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 毛曉翔

本發明公開了一種模擬真空環境下的微推力器推力測量系統，包括真空推力測量裝置(1)、數據處理器(2)、高壓氣瓶(3)、真空泵(4)、推力傳感器(9)、微推力器(20)；推力傳感器(9)固定于真空推力測量裝置(1)底部，其上固定安裝直角轉接頭(10)，微推力器(20)頂部垂直固定于直角轉接頭(10)的一端；軟管(19)連接高壓氣瓶(3),另一端伸入直角轉接頭(10)連接微推力器(20)；微推力器(20)噴出氣體并產生推力，推力傳感器(9)測得推力數據傳輸給數據處理器(2)，通過測量不同真空度下的微推力器(20)推力值和環境壓力值，將實驗數據進行函數擬合推算后，可得出真空條件下的實際推力值，測量結果更加準確、客觀。

技術領域

本發明屬于微推力測量技術領域，特別是一種模擬真空環境下的微推力器推力測量系統。

背景技術

微推力器是一種應用于航空航天等領域的小推力姿態控制動力裝置，一般采用空氣、氮氣、氦氣等壓縮氣體作為推進劑。在微推進器的研究發展過程中，推力測量技術起到了一個至關重要的作用，其中，模擬真空環境下的推力測量系統能夠最客觀、精確地測量出微推力器真實工作情況下的推力大小。

目前，微推力器推力測量系統普遍采用天平式或全彈性結構對微推力進行測量。例如中國發明專利(專利號CN200610089041)公開了一種適用于空間微小推力發動機的推力測量系統，它采用全彈性結構對電弧微推力器進行推力測量，推進劑管路采用不銹鋼管對微推力測量干擾較大，而且系統結構復雜，操作不方便。中國發明專利(專利號CN200910312194)公開了一種微小推力測量裝置，它采用天平式結構克服了推進系統內供氣管路形變對推力測量產生的影響，但是沒有針對真空環境下的推力測量進行結構設計，無法準確測量真空環境下的推力大小。

發明內容

本發明的目的在于建立一種模擬真空環境下進行微推力器推力測量的實驗系統。該推力測量系統可以模擬航空航天用微推力器實際工作的真空環境，利用力傳感器直接測量不同真空度下的微推力器推力值和環境壓力值，將實驗數據通過函數擬合推算后，可得出真空條件下的實際推力值，測量結果更加準確、客觀、可信。

本發明是一種模擬真空環境下的微推力器推力測量系統，包括真空推力測量裝置、數據處理器、高壓氣瓶、真空泵、真空壓力傳感器、推力傳感器、直角轉接頭、真空泵接頭、泄壓閥接頭、泄壓閥、電源線接頭、信號線接頭、軟管接頭、微推力器電源線、傳感器電源線、信號線、軟管、微推力器、電源；

其中，所述真空推力測量裝置包括頂部敞口的真空腔體、用于密封真空腔體頂部敞口的密封蓋、固定于腔體底部的底座、真空腔體外壁預留通孔，分別用于安裝真空泵接頭、泄壓閥接頭、電源線接頭、信號線接頭、軟管接頭。

所述推力傳感器固定在底座上，上部與直角轉接頭固定連接，微推力器頂部固定連接于直角轉接頭的一個接口處，頂部向下垂直于真空腔體的底面；軟管通過直角轉接頭的另一接口處伸入連接微推力器，另一端從預留孔經由軟管接頭伸出與高壓氣瓶連接，高壓氣瓶通過軟管向微推力器輸出高壓氣體以產生推力；

所述真空泵通過真空泵接頭與真空腔體連接，用于將腔體抽成真空狀態；泄壓閥和真空壓力傳感器安裝在泄壓閥接頭上，用于泄除和測量微推力器在真空腔體內排出氣體所產生的環境壓力；

所述微推力器電源線和傳感器電源線分別經由電源線接頭伸入真空腔體內連接微推力器和推力傳感器，電源用于向微推力器供電和推力傳感器供電；信號線經由信號線接頭伸入真空腔體內連接推力傳感器，另一端連接用于采集處理測量數據的數據處理器。

相比現有技術，本發明的優點為：

(1)本發明采用直接測量方法，模擬真空實驗環境，對微推力器產生的推力進行測量，測量結果更加準確客觀；

(2)采用直角轉接頭保證軟管的安裝位置與微推力器軸線垂直，使軟管受壓產生的附加力方向與力傳感器測量推力方向一致，減小實驗誤差。