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推进轴系弯-纵耦合非线性效应对推力测量精度影响研究

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船舶力学 2024年第7期28卷 1063-1072页

作者：邹冬林马相龙吴昊薛林杨宇泽塔娜饶柱石上海交通大学振动、冲击、噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海船舶设备研究所上海200031 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

高精度监测推进轴系推力对船舶快速性预报、船-机-桨优化匹配及轴系健康管理等具有重要意义。然而,对于超长推进轴系,由于其跨距大、细长比(轴系半径与长度之比)小、且承受推力大,此时轴系将产生严重弯-纵耦合非线性变形。这将对基于应... 详细信息

高精度监测推进轴系推力对船舶快速性预报、船-机-桨优化匹配及轴系健康管理等具有重要意义。然而,对于超长推进轴系,由于其跨距大、细长比(轴系半径与长度之比)小、且承受推力大,此时轴系将产生严重弯-纵耦合非线性变形。这将对基于应变或变形位移等形变信息来测量推力的方法产生重要影响。因此,本文研究推进轴系弯-纵耦合非线性效应对推力测量精度的影响。考虑Von Karman非线性位移-应变关系,利用Hamilton变分原理结合有限元方法建立推进轴系非线性力学模型,研究弯-纵耦合效应对轴系变形位移和应变的影响规律,以及由此引起的推力测量误差。研究结果表明:在低转速时,轴系弯-纵耦合效应较弱,对推力测量影响很小;高转速时,忽略轴系弯-纵耦合效应将引起较大测量误差(240 r/min时,误差可达13.95%);测点越靠近螺旋桨,弯-纵耦合效应越强,推力测量误差越大,因此将测点布置在轴系前端推力轴承附近可有效减少轴系弯-纵耦合效应引起的测量误差。研究结果对跨度大、细长比小的超长轴系推力测量有指导意义。

关键词：推进轴系推力测量非线性弯-纵耦合有限元法

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基于应变片的双脉冲推力测量初步实现

推进技术 2007年第5期28卷 542-545页

作者：辛朝军金星崔村燕赵海滨装备指挥技术学院北京101416

为了获得激光推力器在多脉冲激光作用下产生推力的变化情况,建立了一套基于半导体应变片技术的双脉冲推力测试系统,介绍了系统标定及测试原理。在单脉冲能量80 J,重复频率10 Hz的条件下进行了实验,实验结果表明:该测试系统响应速度快、... 详细信息

为了获得激光推力器在多脉冲激光作用下产生推力的变化情况,建立了一套基于半导体应变片技术的双脉冲推力测试系统,介绍了系统标定及测试原理。在单脉冲能量80 J,重复频率10 Hz的条件下进行了实验,实验结果表明:该测试系统响应速度快、精度高,实验结果可信;同时发现,在双脉冲激光作用下,推力器产生的脉冲推力大小和推力的持续时间均会减小,冲量耦合系数也有所降低,与文献报道实验测量结果基本一致,对激光发动机的理论和数值研究具有一定的参考价值。

关键词：激光推进应变片双脉冲^+ 推力测量

星载微推进器推力测量中电容位移传感器极板不平行误差分析

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兵工学报 2018年第4期39卷 816-824页

作者：王大鹏金星周伟静李南雷航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416 西安卫星测控中心陕西西安710043

为提高星载微推进器的推力测量精度,对电容位移传感器测量位移时的极板不平行误差进行了研究。在分析电容位移传感器工作原理的基础上,以典型扭摆测量系统为例,分析了极板不平行误差随着横梁扭转角变化的关系。根据位移测量臂长为0时极... 详细信息

为提高星载微推进器的推力测量精度,对电容位移传感器测量位移时的极板不平行误差进行了研究。在分析电容位移传感器工作原理的基础上,以典型扭摆测量系统为例,分析了极板不平行误差随着横梁扭转角变化的关系。根据位移测量臂长为0时极板不平行误差及宽度余弦误差大小与扭转角方向无关这一特性,确定了极板不平行误差的标定方法,设计了实验装置。对有效极板半径3.5 mm、量程1 mm的传感器以0.5°为调节步长进行了标定,得到极板不平行相对误差相对于理论值的偏差值为17.4%.根据标定结果得出结论:当稳态扭转角接近负向最大值时,引入的推力测量误差会快速增大到3.25%;当稳态扭转角接近正向最大值时,引入的推力测量误差逐渐增大到0.04%,对应的推力测量误差为0.1μN量级;当推力测量误差小于微牛量级时,极板有效半径不能大于7 mm.

关键词：星载微推进器推力测量位移测量极板不平行误差实验标定

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微波推力器独立系统的三丝扭摆推力测量

推进技术 2016年第2期37卷 362-371页

作者：杨涓刘宪闯王与权汤明杰罗立涛金逸舟宁中喜西北工业大学航天学院陕西西安710072 哈尔滨工业大学等离子体推进技术实验室黑龙江哈尔滨150001

为了探究微波推力器的推力性能,采用三丝扭摆推力测量方法对微波推力器独立系统开展推力测量实验,同时分析三丝扭摆推力测量装置的数理模型并实验测定其不确定度,由此判断实验测量结果的可信度。推力测量结果表明,现有实验条件下三丝扭... 详细信息

为了探究微波推力器的推力性能,采用三丝扭摆推力测量方法对微波推力器独立系统开展推力测量实验,同时分析三丝扭摆推力测量装置的数理模型并实验测定其不确定度,由此判断实验测量结果的可信度。推力测量结果表明,现有实验条件下三丝扭摆推力测量装置能测出不低于3m N的推力,其相对不确定度为14%;在三丝扭摆推力测量装置的推力测量范围内,没有测出微波推力器独立系统显著的推力,而是在230W微波功率输出条件下测出推力在±0.7m N范围内波动,相对不确定度大于80%。

关键词：微波推力器三丝扭摆推力测量不确定度

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基于平行四边形机构的推力器推力测量研究

仪器仪表学报 2022年第4期43卷 98-107页

作者：朱春源赵美蓉张宏杨永郑叶龙天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室天津300072 兰州空间技术物理研究所兰州730010

推力的精确测量在卫星姿态控制、引力波探测等领域均有重要应用,已经成为限制推力器技术发展的关键问题。国内外开展了很多推力测量相关的研究,但仍难以兼顾重负载和高精度。本文针对小推重比推力器推力测量困难的问题,提出了一种基于... 详细信息

推力的精确测量在卫星姿态控制、引力波探测等领域均有重要应用,已经成为限制推力器技术发展的关键问题。国内外开展了很多推力测量相关的研究,但仍难以兼顾重负载和高精度。本文针对小推重比推力器推力测量困难的问题,提出了一种基于平行四边形机构的测量方法,并搭建了一套推力测量装置,其具有承载能力强、精度高、稳定性好的优点。其中平行四边形机构既作为推力器承载部件,又作为将推力转化为单自由度线性位移的弹性元件。微小位移由激光干涉仪测量,后基于胡克定律计算得到待测力值。设计了合理的机构参数,并对机构进行了力学仿真分析,理论承载能力达140kg。利用电磁力测试了装置的力学响应,实验结果表明,在2.5 kg的实际承重下,测量系统可分辨的最小力值为17.2μN,量程为17.2~2 789.9μN,相对不确定度为1.26%。该方法适用于推力器推力的测量,对推力器技术的发展具有重要意义。

关键词：推力测量平行四边形机构电磁力不确定度

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脉冲微推力器平均推力测量研究

推进技术 2009年第5期30卷 638-640页

作者：王广宇洪延姬装备指挥技术学院北京101416

平均推力测量是脉冲微推力器推进性能研究的关键问题之一。研究了在标准的周期性信号作用下,二阶系统的响应与输入之间的关系。在欠阻尼条件下,得到了系统稳态平均回复力等于平均推力的重要结论,仿真结果证实了结论。研究结果亦可应用... 详细信息

平均推力测量是脉冲微推力器推进性能研究的关键问题之一。研究了在标准的周期性信号作用下,二阶系统的响应与输入之间的关系。在欠阻尼条件下,得到了系统稳态平均回复力等于平均推力的重要结论,仿真结果证实了结论。研究结果亦可应用于脉冲微推力器的总冲研究。

关键词：激光推进脉冲推力器推力推力测量比冲

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一种电推力器用小推力测量系统

推进技术 2001年第2期22卷 174-176页

作者：汤海滨刘宇赵宝瑞李晶北京航空航天大学宇航学院北京100083 航天科技集团第一计量测试研究所北京100076

为了精确测量小功率电推力器的小推力 ,从理论上提出了一种小推力测量的方法 ,即利用电磁反馈补偿方法使推力测量天平工作在随遇平衡状态 (或接近于随遇平衡状态 ) ,消除气路和电路连接的影响 ,电磁力反馈补偿推力器产生的推力。通过对... 详细信息

为了精确测量小功率电推力器的小推力 ,从理论上提出了一种小推力测量的方法 ,即利用电磁反馈补偿方法使推力测量天平工作在随遇平衡状态 (或接近于随遇平衡状态 ) ,消除气路和电路连接的影响 ,电磁力反馈补偿推力器产生的推力。通过对电弧加热等离子体推力器 (Arcjet)的热实验 ,测量装置测量了不同工况下的推力值。实验证明此测量方法可准确测得电推力器工作的小推力。

关键词：小推力推力测量电推力器电推进火箭发动机

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发动机推力测量校准中加载模糊控制

推进技术 1999年第1期20卷 95-98页

作者：张学成荆凤林陶汉铭吉林工业大学机械系航天工业总公司31所

针对火箭发动机推力测量原位校准中计量精度要求高，加载过程中工作系统存在着复杂的变速扰动与大滞后等现象，在论述了模糊控制模型建立方法和加载模糊控制原理的基础上，运用叠加方法建立了四维变量模糊控制模型，实现了加载精确自动... 详细信息

针对火箭发动机推力测量原位校准中计量精度要求高，加载过程中工作系统存在着复杂的变速扰动与大滞后等现象，在论述了模糊控制模型建立方法和加载模糊控制原理的基础上，运用叠加方法建立了四维变量模糊控制模型，实现了加载精确自动控制，并分析了该模型的控制效果。结果表明，所建立的模型及加载模糊控制方法是正确有效的，满足了原位校准精确快速加载的要求。

关键词：火箭发动机推力测量模糊控制载荷控制

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单模块超燃发动机推力测量天平研制

航空动力学报 2010年第10期25卷 2285-2289页

作者：贺伟童泽润李宏斌西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所绵阳621000

介绍了用于单模块超燃发动机推力测量的力传感器单分量天平的研制、应用,通过脉冲燃烧风洞和长时间风洞试验,天平/模型/支撑系统频率为20 Hz,在脉冲燃烧风洞有效试验时间内(约300 ms)可获得较为稳定的测力信号,基本满足脉冲燃烧风洞单... 详细信息

介绍了用于单模块超燃发动机推力测量的力传感器单分量天平的研制、应用,通过脉冲燃烧风洞和长时间风洞试验,天平/模型/支撑系统频率为20 Hz,在脉冲燃烧风洞有效试验时间内(约300 ms)可获得较为稳定的测力信号,基本满足脉冲燃烧风洞单模块发动机测力要求.在相同试验条件下,脉冲燃烧风洞和长时间风洞获得了相同的发动机推力收益,验证了天平测量数据的准确性.

关键词：超燃发动机推力测量天平单模块风洞试验