发动机后效推力测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于火箭发动机技术领域，涉及一种发动机后效推力测量装置。
【背景技术】
[0002]随着导弹技术的发展，对导弹的精度提出了更高的要求，但由于目前提供的发动机总冲并未包含后效冲量，在末级发动机与头体不分离的情况下会影响导弹的精度。为了提高导弹的精度，需要考虑后效冲量对发动机总冲量的贡献。后效推力的产生主要是由于固体火箭发动机在工作阶段储存的能量，引起后效段绝热层炭化烧蚀而产生残余气体。当发动机工作在真空环境下，这些残余气体仍以超音速排出而产生后效推力，将会对飞行器的飞行状态及控制产生一定影响。由于后效推力仅在高真空环境下产生，且推力微小(低于主推力3-5个数量级)，加之火箭发动机工作热环境恶劣，使得微小后效推力难以得到有效测量。
[0003]目前针对发动机在高真空环境下后效推力研宄手段比较缺乏。尚无有效的实验方法进行测量与研宄。国内曾采用特征线法计算固体火箭发动机内弹道下降段燃烧室的温度、压强和密度，在计算过程中假设推进剂同时燃尽，并假设其为纯排气过程，未考虑绝热层炭化和烧蚀产生的残余气体，因此计算的下降段推力非常小，持续时间也非常短(仅为
0.06s)。但在现实情况中，真空环境中残余气体产生的后效推力仍然对飞行器产生影响。当对飞行器运行状态要求较高时，后效推力的作用将不容忽视。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种发动机后效推力测量装置，以解决现有技术中无法有效测量发动机后效推力的问题。
[0005]本发明所采用的技术方案是，发动机后效推力测量装置，包括中空的实验舱，实验舱内设置有发动机，发动机的尾端设有喷管，前端设有T形推力顶杆，推力顶杆旁设有用于测量发动机后效推力的推力测量装置，发动机的尾端设有用于为发动机补偿摩擦力的补偿装置，实验舱靠近喷管的一侧设有可开启的舱门，发动机的底部固定连接有第一滑块导轨机构，第一滑块导轨机构的两端分别设有用于限制发动机水平移动的限位装置，第一滑块导轨机构底部通过第二滑块导轨机构固定于实验舱内，实验舱还通过管道连接有真空舱，真空舱、推力测量装置、补偿装置和舱门均连接至控制主机上。
[0006]进一步的，第一滑块导轨机构包括滑块和导轨，发动机底部固定连接有底板，底板固定连接于滑块上，导轨固定于平板上。
[0007]进一步的，第二滑块导轨机构包括平台滑块和平台导轨，平台滑块上方固定连接有平台，平台导轨下方固定于平台支板上，平台支板底部通过若干个平台支撑座固定于实验舱内，平台滑块两侧分别设有平台滑块锁死装置和平台止推座，平台通过支架与平板固定连接。
[0008]进一步的，限位装置包括设置在滑块靠近喷管一侧的滑块锁死装置，滑块锁死装置，用于限制滑块向喷管一侧移动，进而限制发动机向喷管一侧移动。
[0009]进一步的，限位装置还包括设置在发动机前端的推力墩，推力墩用于限制发动机向推力顶杆一侧移动，推力墩连接有用于控制其往复运动的机电加载装置。
[0010]进一步的，推力墩包括用于顶住发动机前端的L形挡板，L形挡板的夹角内部设有三角形墩台，挡板上设有用于推力顶杆穿出的通孔，挡板下方设置有连接板，机电加载装置包括固定在平板与平台之间的电机，电机输出轴的运动方向与连接板垂直，电机用于带动推力墩相对于发动机做往复运动。
[0011]进一步的，推力测量装置包括用于测量发动机后效推力的推力传感器I，推力传感器I的后方设置有电机，所述电机通过连接板固定连接于平板上，推力传感器I在电机的推动作用下沿着推力顶杆的中心线作往复直线运动。
[0012]进一步的，补偿装置包括为发动机提供摩擦力补偿的推力传感器II，推力传感器II的后方设置有电机，所述电机通过连接板固定连接于平板上，推力传感器II在电机的推动作用下沿着底板的中心线作往复直线运动。
[0013]进一步的，真空舱设有真空泵机组，真空舱与实验舱连通管道上还设有用于控制管道连通与断开的电磁阀，以及用于过滤真空泵粉尘的过滤器。
[0014]进一步的，真空泵机组和电磁阀均连接至控制主机。
[0015]本发明的有益效果是，通过真空试验舱模拟真空环境，通过活动推力墩切换工作状态保护推力传感器I正常使用，采用滑轨以及摩擦力补偿装置克服摩擦力对后效推力的影响，使得发动机后效推力的测量得以实现。本发明能够有效测量发动机后效推力，对后效推力的实验测量精度可达到0.02N。
【附图说明】
[0016]图1为本发明发动机后效推力测量装置的结构示意图；
[0017]图2为本发明发动机后效推力测量装置主动段传感器与推力墩位置示意图；
[0018]图3为本发明发动机后效推力测量装置后效段传感器与推力墩位置示意图。
[0019]图中，1.控制主机，2.真空泵机组，3.真空舱，4.过滤器，5.推力测量装置，6.机电加载装置，7.补偿装置，8.推力墩，9.滑块，10.导轨，11.发动机，12.舱门，13.电磁阀，14.平台滑块锁死装置，15.平台支撑座，16.平台支板17.平台滑块18.平台导轨，19.平台止推座，20.实验组件支板，21.滑块锁死装置，25.实验舱，26.推力顶杆，27.底板，28.喷管，29.平板，30.平台，51.推力传感器Ι，52.电机。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0021]本发明提供了一种发动机后效推力测量装置，包括中空的实验舱25，实验舱25内设置有发动机11，发动机11的尾端设有喷管28，前端设有T形推力顶杆26，推力顶杆26旁设有用于测量发动机11后效推力的推力测量装置5，发动机11的尾端设有用于为发动机11补偿摩擦力的补偿装置7，实验舱25靠近喷管28的一侧设有可开启的舱门12，发动机11的底部固定连接有第一滑块导轨机构，第一滑块导轨机构的两端分别设有用于限制发动机11水平移动的限位装置，第一滑块导轨机构底部通过第二滑块导轨机构固定于实验舱25内，实验舱25还通过管道连接有真空舱3，真空舱3、推力测量装置5、补偿装置7和舱门12均连接至控制主机I上。
[0022]其中，第一滑块导轨机构包括滑块9和导轨10，发动机11底部固定连接有底板27，底板27固定连接于滑块9上，导轨10固定于平板29上。
[0023]第二滑块导轨机构包括平台滑块17和平台导轨18，平台滑块17上方固定连接有平台30，平台导轨18下方固定于平台支板16上，平台支板16底部通过若干个平台支撑座15固定于实验舱25内，平台滑块17两侧分别设有平台滑块锁死装置14和平台止推座19，平台30通过支架与平板29固定连接。
[0024]第一滑块导轨机构的两端设有限位装置，其中一个限位装置包括设置在滑块9靠近喷管28 —侧的滑块锁死装置21，滑块锁死装置21，用于限制滑块9向喷管28 —侧移动，进而限制发动机11向喷管28 —侧移动；另一个限位装置还包括设置在发动机11前端的推力墩8，推力墩8用于限制发动机11向推力顶杆26 —侧移动，推力墩8连接有用于控制其往复运动的机电加载装置6。
[0025]该推力墩8包括用于顶住发动机11前端的L形挡板，L形挡板的夹角内部设有三角形墩台，挡板上设有用于推力顶杆26穿出的通孔，挡板下方设置有连接板，机电加载装置6包括固定在平板29与平台30之间的电机，电机输出轴的运动方向与连接板垂直，电机用于带动推力墩8相对于发动机11做往复运动。
[0026]推力测量装置5包括用于测量发动机11后效推力的推力传感器151，推力传感器151的推动方向与推力顶杆26的中心线在一条直线上，推力传感器151的后方通过支架固定设置在电机52上，在该电机52的作用下，电机52的丝杠带动推力传感器151往复直线运动，电机52通过连接板固定连接于平板29上。
[0027]补偿装置7包括为发动机11提供摩擦力补偿的推力传感器II，推力传感器II的推动方向与底板27的中心线在一条直线上，推力传感器II的后方通过支架也固定连接有一个电机，该电机的丝杠带动推力传感器II往复直线运动，该电机通过连接板固定连接于平板29上。
[0028]真空舱3设有真空泵机组2，真空舱3与实验舱25连通管道上还设有用于控制管道连通与断开的电磁阀13，以及用于过滤真空泵粉尘的过滤器4，真空泵机组2和电磁阀13均连接至控制主机I。
[0029]本发明的工作过程为:首先在实验发动机11点火前，关闭两通电磁阀13，使用真空泵机组2使真空舱I内压力降至1Pa以下，并维持真空舱真空环境。在此工作过程中控制主机I监测真空舱3的实时压力，以决定真空泵机组2的工作方式；
[0030]待真空舱3压力稳定在规定范围后，保证推力测量装置5与发动机11顶部有一定间隙距离，处于未受力状态。通过控制主机I来控制机电加载装置6，以使推力墩8与发动机11紧密接触。使用滑块锁死装置21保证发动机11不会发生反方向位移破坏摩擦力补偿装置7。
[0031]通过控制主机I打开电动实验舱门12，启动实验发动机11，发动机11喷管28朝夕卜，使燃气全部排出，避免影响实验舱25内设备。由于推力墩8和滑块锁死装置21的作用，发动机11在工作过程中不会发生位移。
[0032]在发动机燃烧室压力低于主推力段燃烧室压力20% -40%左右时，使用控制主机I通过机电加载装置6控制推力墩8向后移动一定距离，并通过电机操纵推力传感器151与发动机11的推力顶杆26接触，并启动摩擦力补偿装置7 ;同时关闭电动实验舱门12，打开电磁阀