一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種推力標(biāo)定，特別是一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮模擬器可以近似模擬出外太空環(huán)境下航天器微重力、零摩擦的空間活動(dòng)，可以直觀的驗(yàn)證航天器控制系統(tǒng)的實(shí)際功能和性能。而氣浮模擬器的推進(jìn)、俯仰、偏航運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)都要依靠冷氣噴嘴的推力實(shí)現(xiàn)。還有部分微型航天器的推進(jìn)以及姿態(tài)控制也要依靠冷氣噴嘴的推力實(shí)現(xiàn)。因此，研究冷氣噴嘴動(dòng)、靜態(tài)推力響應(yīng)曲線非常重要。
[0003]冷氣噴嘴的靜態(tài)特性一般可以通過數(shù)學(xué)建模計(jì)算或者流場仿真得到，也比較方便通過試驗(yàn)測試得出。冷氣噴嘴的動(dòng)態(tài)特性，即在控制噴嘴的電磁開關(guān)閥接收到開關(guān)指令后產(chǎn)生或消除反作用力的延遲時(shí)間，對于控制系統(tǒng)來說更加重要。但是冷氣噴嘴的動(dòng)態(tài)特性測量一般比較困難，需要與靈敏的力傳感器配合，還需要穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)平臺減少震動(dòng)對測量帶來的影響。同時(shí)，由于一般靈敏的力傳感器都對施力方向的垂直度有一定的要求，因此如何固定冷氣噴嘴，保證其與力傳感器的垂直度也對于推力測量來說非常重要。
[0004]國內(nèi)測量噴嘴推力的主要方法是應(yīng)變片法。在特定形狀的薄壁銅管上貼上應(yīng)變片，噴嘴的推力使薄壁銅管變形，應(yīng)變片就有信號輸出，由此推算出噴嘴的推力。但是此種方法對大推力值的測量是可行的，微小型噴嘴推力值一般都是1mN級的，用此種方法測量就存在一定的問題。因此，利用測力傳感器直接測量是測量微小型噴嘴推力的常用方法。但是目前小推力測量技術(shù)有以下一些難點(diǎn)和缺陷:
[0005](I)噴管與管接頭、氣管直接連接，在噴管產(chǎn)生推力過程中，氣管中的氣體壓力與噴管的小推力疊加在一起；
[0006](2)噴管在吹氣時(shí)，推力與傳感器的垂直度產(chǎn)生變化；
[0007](3)試驗(yàn)過程中振動(dòng)環(huán)境對推力測量結(jié)果，尤其是動(dòng)態(tài)測量結(jié)果干擾比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，該冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置提高了推力標(biāo)定的精確度，實(shí)現(xiàn)了消除氣管中氣流變化對噴嘴推力測量的干擾；提高了推力標(biāo)定的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)了消除斜向力對傳感器的干擾；提高了推力標(biāo)定的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度稱重傳感器對推力的實(shí)時(shí)測量。
[0009]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，包括氣路部分和測試部分；其中氣路部分包括氣源、減壓閥、氣容、流量計(jì)和開關(guān)閥，氣源為整個(gè)氣路提供高壓氣體，減壓閥與氣源連接，實(shí)現(xiàn)對氣路中的高壓氣體的減壓，氣容與減壓閥相連，保證氣路中氣流穩(wěn)定，流量計(jì)與氣容連接，對進(jìn)入噴嘴氣體流量進(jìn)行記錄，開關(guān)閥與流量計(jì)連接，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入微小型噴嘴氣體的控制；測試部分包括微小型噴嘴、測試工裝、大理石平面和PC機(jī)；微小型噴嘴安裝在測試工裝上，測試工裝與PC機(jī)相連，測試工裝固定安裝在大理石平面上；氣路部分與測試部分連接。
[0011]在上述的一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，測試工裝包括稱重傳感器、傳感器安裝面、測力托盤、噴嘴安裝口、噴嘴安裝工裝和進(jìn)氣口組成；其中噴嘴安裝口位于噴嘴安裝工裝上端，進(jìn)氣口位于噴嘴安裝工裝側(cè)面，氣路部分的開關(guān)閥與測試部分的進(jìn)氣口相連，傳感器安裝面位于大理石平面上，稱重傳感器固定安裝在傳感器安裝面上部，稱重傳感器與PC機(jī)相連，測力托盤位于稱重傳感器上部，噴嘴安裝工裝固定安裝在測力托盤上。
[0012]在上述的一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，噴嘴安裝工裝為立方體形狀，測力托盤為圓盤形狀，傳感器安裝面為圓形。
[0013]在上述的一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，微小型噴嘴固定安裝在噴嘴安裝口上。
[0014]在上述的一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，稱重傳感器靈敏度不小于1mN級；大理石平面的平面度不大于14 μm ;傳感器安裝面上下表面的水平度要求不大于2 μπι ;噴嘴安裝口內(nèi)壁與噴嘴安裝工裝下表面垂直度要求不大于2 μ m0
[0015]在上述的一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置，所述測試工裝的安裝方法主要包括以下步驟:
[0016]步驟(一)、將稱重傳感器水平固定安裝在傳感器安裝面上，稱重傳感器測力面向上;
[0017]步驟(二 )、將噴嘴安裝工裝固定在測力托盤上表面圓心位置，噴嘴安裝口與測力托盤垂直，進(jìn)氣口與測力托盤水平；
[0018]步驟(三)、將測力托盤固定在稱重傳感器測力面上；
[0019]步驟(四)、整套測試工裝放在大理石平臺上進(jìn)行試驗(yàn)；
[0020]步驟(五)、將稱重傳感器與PC機(jī)連接。
[0021]在上述的一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，其特征在于:所述的步驟(五)在稱重傳感器和PC機(jī)連接時(shí)，為了方便PC機(jī)采集數(shù)據(jù)，在稱重傳感器和PC機(jī)之間串接放大器和USB采集盒。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023](I)本發(fā)明創(chuàng)新設(shè)計(jì)了冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置的測試工裝，采用了將進(jìn)氣口與噴嘴分開安裝的設(shè)計(jì)，提高了噴嘴推力測量的精確度，實(shí)現(xiàn)了消除氣管進(jìn)氣時(shí)壓力變化對推力測量的干擾；
[0024](2)本發(fā)明采用了將噴嘴垂直螺紋配合固定的方法，提高了噴嘴推力測量的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)了消除傳感器測力時(shí)的斜向力干擾；
[0025](3)本發(fā)明采用了大理石平臺作為試驗(yàn)平臺，提高了噴嘴測力工裝的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了消除傳感器測力時(shí)的振動(dòng)干擾。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明測試工裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0029]如圖1所示為一種冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知包括氣源1、減壓閥2、氣容3、流量計(jì)4、開關(guān)閥5、微小型噴嘴6、測試工裝7、承重傳感器8、大理石平面9以及PC機(jī)10。
[0030]冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置主要由氣路部分和測試部分兩個(gè)部分組成。氣路部分和測試部分由測試工裝7上的進(jìn)氣口 15連接起來。氣源I與減壓閥2、氣容3、流量計(jì)4、開關(guān)閥5依次連接，構(gòu)成冷氣噴嘴推力標(biāo)定裝置的氣路部分。氣源I為整個(gè)氣路提供高壓氣體，減壓閥2為氣路中的高壓氣體減壓，調(diào)整噴嘴入口處的工作壓力，串接氣容3可以保證氣路中氣流穩(wěn)定，串接流量計(jì)4可以記錄進(jìn)入噴嘴的氣體流量，開關(guān)閥5可以控制進(jìn)入噴嘴氣體的有無。整個(gè)氣路部分的主要作用就是為微小型噴嘴提供一定工作壓力下穩(wěn)定流量的氣體。微小型噴嘴6安裝在測試工裝7上，測試工裝7放在大理石平面9上并將稱重傳感器8與PC機(jī)10相連，它們構(gòu)成了推力標(biāo)定裝置的測試部分。
[0031 ] 如圖2所示為本發(fā)明測試工裝7的詳細(xì)示意圖，由圖可知包括傳感器安裝面11、稱重傳感器8、測力托盤12、噴嘴安裝口 13、噴嘴安裝工裝14、進(jìn)氣口 15。
[0032]測試工裝7由傳感器安裝面11、稱重傳感器8、測力托盤12、噴嘴安裝口 13、噴嘴安裝工裝14、進(jìn)氣口 15組成。進(jìn)氣口 15用于為微小型噴嘴6供氣，將氣路部分的供氣管安裝在進(jìn)氣口 15。噴嘴安裝口 13用于固定微小型噴嘴6，噴嘴6通過螺紋配合安裝