[發明專利]一種負載模擬裝置

在審

• 申請號: 202011637007.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112611565A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 吳煒平;張智境;馬玉海;張霞;谷志丹;廉潔;楊毅強
• 申請（專利權）人: 北京中科宇航技術有限公司
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請公開了一種負載模擬裝置，包括慣量盤、被測伺服機構、摩擦制動器、彈性扭力板、測角編碼器以及傳動軸；被測伺服機構與傳動軸連接，用于模擬真實伺服機構，接收指令進行擺動，同時帶動傳動軸轉動，其中傳動軸轉動的角度表示擺動噴管的擺動角度；慣量盤與傳動軸連接，用于模擬噴管擺動慣量，獲取慣性力矩M_J；測角編碼器分別與傳動軸和摩擦制動器連接，用于測量傳動軸轉角；摩擦制動器與傳動軸連接，用于提供摩擦力矩M_C；彈性扭力板與傳動軸連接，用于模擬擺角相關力矩M_δ。本申請能夠真實等效的模擬伺服機構轉動時所需要克服的負載力矩，在負載模擬裝置中，本申請還簡化了系統設計，降低系統方案成本。

技術領域

本申請涉及火箭領域，具體地，涉及一種負載模擬裝置。

背景技術

目前運載火箭發動機擺動伺服系統的地面負載模擬，主要依靠兩種形式的負載模擬臺。一種是采用真實的發動機擺動噴管組件，固體發動機配合以充壓裝置模擬噴管柔性接頭部分壓力，液體發動機配合以拉力預緊裝置模擬常平座位置發動機工作推力壓緊，模擬負載臺可以通過真實噴管和壓力預緊裝置的組合，模擬發動機工作狀態的推力特性，進而為伺服機構提供真實伺服進行試驗考核。另一種是模擬真實飛行過程的力矩曲線，采用電動伺服或電動液壓提供主動加載力/力矩，模擬環境負載，對所需考核的伺服系統施加載荷，這種方式不依靠真實發動機結構形式，但需要加載系統進行實時的測量反饋、計算輸出功率，對試驗加載系統的控制系統要求較高。

但是，第一種方式中的缺點為，1)價格昂貴，單個噴管的價格往往在百萬甚至千萬量級；2)通用性較差，針對某型發動機建設的負載模擬臺僅能用于該型發動機及其配套伺服，由于負載特性的差異性，對于其他型號的試驗不具備通用性和互用性。第二種方式的缺點為，1)試驗系統復雜，試驗系統需要具備擺角、角速度測量、電動伺服控制、液壓控制、壓力測量等環節，且實時性要求較高，伺服功率及位置精度要求較高，相應的造價較高。2)維護性較差。系統的電氣、液壓、電磁等組件較多，對于各組件易出現故障的情況相比較純機械裝置而言，更容易出現故障，且出現故障后的更換、調試、標定工作也需要重新進行。

因此，如何提出一種負載模擬裝置以解決現有技術中試驗加載系統無法在保證成本的技術上進行有效的負載模擬的問題，是本領域人員目前急需解決的問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種負載模擬裝置，包括慣量盤、被測伺服機構、摩擦制動器、彈性扭力板、測角編碼器以及傳動軸；被測伺服機構與傳動軸連接，用于模擬真實伺服機構，接收指令進行擺動，同時帶動傳動軸轉動，其中傳動軸轉動的角度表示擺動噴管的擺動角度；慣量盤與傳動軸連接，用于模擬噴管擺動慣量，獲取慣性力矩M_J；測角編碼器分別與傳動軸和摩擦制動器連接，用于測量傳動軸轉角；摩擦制動器與傳動軸連接，用于提供摩擦力矩M_C；彈性扭力板與傳動軸連接，用于模擬擺角相關力矩M_δ。

如上的，其中，慣量盤采用通用化的機械安裝接口與傳動軸連接，慣量盤產生的慣性力矩為J_R為噴管繞擺心的轉動慣量，為噴管擺動加速度考核值。

如上的，其中，被測伺服作動器的一端與地面固定連接，被測伺服作動器的另一端通過鉸鏈與傳動軸連接。

如上的，其中，測角編碼器5中帶有通孔，傳動軸穿過通孔，測角編碼器與傳動軸固定連接。

如上的，其中，還包括臺體，摩擦制動器、彈性扭力板分別與臺體連接。

如上的，其中，摩擦制動器使用磁粉制動的方式，通過調節施加的電流等控制量調節加載的常值摩擦力矩M_C。

如上的，其中，彈性扭力板的一端與傳動軸固聯，另一端采用夾具固定在臺體上。

如上的，其中，彈性扭力板產生的擺角相關力矩具體表示為：M_δ＝K·δ，其中K表示扭轉恢復系數，δ為傳動軸的轉動角度。