一种空间矢量力加载装置标准力的测量装置的制作方法

本发明属于航空发动机试验技术领域,特别是涉及一种空间矢量力加载装置标准力的测量装置。

背景技术：

推力是是航空发动机必须严格考核的重要性能指标，需要可靠、准确地测量。而矢量发动机推力的测量需要依靠矢量推力测量台。为保证矢量推力参数测试的准确性，需要对矢量推力测量台架进行校准。随着矢量发动机研发技术的快速发展，对矢量推力测量、校准、加载的精度提出了更高的要求。

为了提高矢量推力测量与校准的精度和准度，国内部分主机场所及高校开展了大量关于空间矢量力校准技术研究，而如何准确测量空间矢量力校准装置所施加的标准力的大小和空间角度一直是难点。目前，大部分研究单位都是采用串联标准力传感器来测量标准力的大小，而方向通常是采用机械结构限位来确定标准力的空间角度。这种做法在实际操作过程中会由于机械结构受力变形导致实际加载角度与理论加载角度存在较大偏差，无法满足矢量推力校准精度的要求。

为了提高空间矢量力加载装置标准力的测量精度，不仅需要准确测量标准力值的大小，还需在每次加载时实时测量标准力的空间矢量角度，从而提高空间矢量力的校准精度。

技术实现要素：

发明目的：本发明可对空间矢量力校准装置每次加载的标准力大小及空间矢量角度进行实时测量，从而提高空间矢量推力校准精度。

技术方案：

一种空间矢量力加载装置标准力的测量装置，其特征在于，包括转向机构ⅱ、加载机构ⅲ、空间矢量力测量机构ⅳ和空间位置测量装置，其中，转向机构ⅱ包括转向盘1，导轨2和移动块3，转向盘1中心设有一个螺纹孔，边缘设有一圈均布的螺纹孔，导轨2一端在转向盘中心螺纹孔固定，另一端可在边缘任意一个螺纹孔固定，移动块3安装在导轨2上，并可在导轨2上任意位置移动，转向机构ⅱ通过支架固定在矢量试车台定架ⅵ上，并置入模拟发动机ⅰ的模拟喷管内部，转向机构ⅱ的移动块3上安装有加载机构ⅲ和空间矢量力测量机构ⅳ，空间矢量力测量机构ⅳ与模拟发动机ⅰ的模拟喷管的出口万向连接，将加载机构ⅲ提供的力传递至模拟发动机ⅰ并测量力的大小，通过空间位置测量装置测量力的方向。

所述空间位置测量装置选用三坐标测量仪。

所述空间矢量力测量机构ⅳ包括标准力传感器4、万向球、球头杆5和方向指示杆6，标准力传感器4一端连接加载机构ⅳ，另一端通过球头杆5与万向球连接，用于测量空间矢量力的大小，方向指示杆6设置在万向球上，用于辅助测量

所述加载机构ⅲ采用液压加载装置。

有益效果

本发明提出的空间矢量力加载装置标准力的测量方法，使用一种空间矢量力加载装置用来施加带空间角度的标准矢量力，通过串联标准力传感器来测量标准矢量力的大小，通过便携式三坐标测量仪测量方向指示杆的空间矢量角度。不仅准确测量出了标准力值的大小，而且还可以实时测量每次加载时标准力的空间矢量角度，大大提高了空间矢量力的校准精度。

附图说明

图1为空间矢量力模拟校准装置示意图；

图2为转向机构示意图；

图3为空间矢量力测量机构；

图4为方向指示杆空间角度测量原理图；

其中，1、转向盘；2、导轨；3、移动块；4、标准力传感器；5、球头杆；6、方向指示杆；ⅰ、模拟发动机；ⅱ、转向机构；ⅲ、加载机构；ⅳ、空间矢量力测量机构；ⅴ、动架；ⅵ、定架。

具体实施方式：

本发明具体实施方式的空间矢量力加载装置标准力的测量装置，如图1所示，包括转向机构ⅱ、加载机构ⅲ、空间矢量力测量机构ⅳ和空间位置测量装置，其中，转向机构ⅱ包括转向盘1，导轨2和移动块3，如图2所示，就转向盘1中心设有一个螺纹孔，边缘设有一圈均布的螺纹孔，导轨2一端在转向盘中心螺纹孔固定，另一端可在边缘任意一个螺纹孔固定，移动块3安装在导轨2上，并可在导轨2上任意位置移动，转向机构ⅱ通过支架固定在矢量试车台定架ⅵ上，并置入模拟发动机ⅰ的模拟喷管内部，转向机构ⅱ的移动块3上安装有加载机构ⅲ和空间矢量力测量机构ⅳ，空间矢量力测量机构ⅳ与模拟发动机ⅰ的模拟喷管的出口万向连接，将加载机构ⅲ提供的力传递至模拟发动机ⅰ并测量力的大小，通过空间位置测量装置测量力的方向。空间位置测量装置选用三坐标测量仪。如图3所示，所述空间矢量力测量机构ⅳ包括标准力传感器4、万向球、球头杆5和方向指示杆6，标准力传感器4一端连接加载机构ⅳ，另一端通过球头杆5与万向球连接，用于测量空间矢量力的大小，方向指示杆6设置在万向球上，用于辅助测量空间矢量力的方向。加载机构ⅲ采用液压加载装置。

在通过便携式三坐标测量仪测量方向指示杆的空间矢量角度时，首先需要确定方向指示杆所在空间的三维坐标系，使用便携式三坐标测量仪在动架水平参考面上测量至少3个点坐标，形成一个水平基准面，通过程序计算该水平基准面的法线方向，将该法线方向定为三维坐标系的垂直坐标轴(即y轴)；使用便携式三坐标测量仪在动架垂直参考面上测量至少3个点坐标，形成一个垂直基准面，通过程序计算该垂直基准面的法线方向，将该法线方向定为三维坐标系的水平坐标轴(即z轴)；再依据右手定则确定轴向坐标轴(即x轴)。在加载力为零的情况下，使用便携式三坐标测量仪在球头杆球形表面不同截面上测量至少5个点的坐标，通过程序计算球心坐标，将该坐标定为三维坐标系的原点。

在方向指示杆上选择至少3个截面，如图4所示，每个截面上选择至少5个空间点，使用便携式三坐标测量仪测量每个截面上空间点的三维坐标，并通过程序自动计算每个截面圆心的三维坐标，并将所有截面的圆心用最小二乘法拟合成一条空间直线，计算该直线与x轴的夹角(即矢量角)，计算该直线与该直线在平面投影的夹角(即偏转角)。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种空间矢量力加载装置标准力的测量装置，包括转向机构Ⅱ、加载机构Ⅲ、空间矢量力测量机构Ⅳ和空间位置测量装置，转向机构Ⅱ包括转向盘1导轨2和移动块3，转向盘1中心和边缘设螺纹孔，导轨2一端在转向盘中心螺纹孔固定，另一端可在边缘任意一个螺纹孔固定，移动块3安装在导轨2上，并可在导轨2上任意位置移动，转向机构Ⅱ通过支架固定在矢量试车台定架Ⅵ上，并置入模拟发动机Ⅰ的模拟喷管内部，转向机构Ⅱ的移动块3上安装有加载机构Ⅲ和空间矢量力测量机构Ⅳ，空间矢量力测量机构Ⅳ与模拟发动机Ⅰ的模拟喷管的出口万向连接，将加载机构Ⅲ提供的力传递至模拟发动机Ⅰ并测量力的大小，通过空间位置测量装置测量力的方向。

技术研发人员：赵涌;宋子军;刘志友;巩鑫;姜海良;叶燕
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.02.22