本發(fā)明涉及航天發(fā)動機試驗，具體地說涉及姿控發(fā)動機矢量推力原位校準過程中，標準矢量推力加載的實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：
火箭發(fā)動機在工作過程中，由于燃燒室、矢量噴管等內(nèi)流場存在不對稱流動，必然產(chǎn)生相對主推力矢量而言微小的側(cè)向力。由于對飛行器的控制精度要求越來越高，這種微小的側(cè)向力對飛行器的控制帶來的影響作用需引起足夠重視。為了評估發(fā)動機的工作效果，現(xiàn)有技術(shù)中提供一種在高空模擬試驗臺上，研制了一套矢量推力測量系統(tǒng)，用于獲取發(fā)動機工作的矢量推力。但由于液體火箭發(fā)動機工作過程中，需要試驗臺持續(xù)的給發(fā)動機供應(yīng)推進劑，并且需要實時進行多參數(shù)測量，因此采用矢量力傳感器直接進行液體火箭發(fā)動機矢量推力測量時，傳感器測量的力值并不是真正的2000N發(fā)動機矢量推力，而是被推進劑供應(yīng)管路、控制氣管路、測量線纜等約束環(huán)節(jié)消耗后的矢量力，這導致矢量力傳感器測量到的力值遠小于發(fā)動機真實的矢量推力。因此需要進行原位校準，獲取試驗現(xiàn)場的校準系數(shù)，消除約束環(huán)節(jié)的影響。對于矢量力傳感器原位校準而言，涉及的標準力由三個方向的力載荷Fx、Fy、Fz以及三個方向的力矩載荷Mx、My、Mz構(gòu)成，其標準力系的施加是其關(guān)鍵技術(shù)，如果標準力系施加的偏差較大，會嚴重影響校準精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了實現(xiàn)姿控發(fā)動機矢量推力測量傳感器的原位校準，解決標準力系施加的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種姿控發(fā)動機矢量推力加載裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案：姿控發(fā)動機矢量推力加載裝置，其特殊之處在于：包括加載頭、連桿、傳感器安裝法蘭以及后法蘭，所述加載頭的一端與發(fā)動機連接，所述加載頭的另一端通過連桿與后法蘭連接，所述傳感器安裝法蘭位于后法蘭與加載頭之間，所述傳感器安裝法蘭固定在不動的基礎(chǔ)上，矢量力傳感器的一端固定在傳感器安裝法蘭上，矢量力傳感器的另一端固定在加載頭上；設(shè)加載頭的中心位置為原點，加載頭與水平面平行的為X軸，與水平面垂直的為Z軸，發(fā)動機的中軸線為Y軸；所述加載頭上設(shè)置有六個拉環(huán)和兩個壓座；后法蘭上設(shè)置有第七拉環(huán)；拉環(huán)用于實現(xiàn)標準拉力的施加，具有3自由度，對施加的標準拉力具有補償作用；壓座用于實現(xiàn)標準推力的施加，具有3自由度，對施加的標準推力具有補償作用；六個拉環(huán)和兩個壓座通過組合的方式實現(xiàn)Fy、Fz、Mx、My和Mz標準力的施加，所述Fy、Fz分別為在Y軸方向及Z軸方向的力載荷，所述Mx、My、Mz分別為在X軸方向、Y軸方向及Z軸方向力矩載荷。第一拉環(huán)位于加載頭的X軸上，標準拉力F1通過第一拉環(huán)作用在加載頭上，標準拉力F1的方向與X軸同向；第二、三拉環(huán)分別位于X軸上且以Y軸對稱設(shè)置，標準拉力F6通過第二拉環(huán)作用在加載頭上，標準拉力F7通過第三拉環(huán)作用在加載頭上，標準拉力F6、標準拉力F7的均與Z軸平行，方向相反且大小相同；第四拉環(huán)位于X軸上，第一壓座位于X軸上，第四拉環(huán)與第一壓座以Z軸對稱設(shè)置；標準推力F8通過第一壓座作用在加載頭上，標準拉力F9通過第四拉環(huán)作用在加載頭上，標準推力F8與標準拉力F9均與Z軸平行，方向相反且大小相同；第五拉環(huán)位于加載頭的Z軸上，標準拉力F3通過第五拉環(huán)作用在加載頭上，標準拉力F3的方向與Z軸同向；第六拉環(huán)位于加載頭的Z軸上，第二壓座位于加載頭的Z軸上，第六拉環(huán)與第二壓座以X軸對稱設(shè)置，標準拉力F5通過第六拉環(huán)作用在加載頭上，標準推力F4通過第二壓座作用在加載頭上，標準拉力F5與標準推力F4均與Y軸平行，方向相反且大小相同；標準拉力F2通過第七拉環(huán)作用在后法蘭上，標準拉力F2的方向與Y軸一致。矢量力傳感器通過4個螺栓與傳感器安裝法蘭固定；加載頭與矢量力傳感器之間通過2個定位銷定位后，由4個螺栓固定；后法蘭與加載頭之間通過4個帶有定位功能的連桿固定。所述加載頭、連桿和后法蘭均采用輕質(zhì)材料LV12制作。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1、矢量推力加載裝置中的加載頭為一體加工成型，加工精度高，可保證拉環(huán)與壓座等施力點的位置精度。2、矢量推力加載裝置加載力系通過9個標準力(F1-F9)組合加載，可以實現(xiàn)地軸系校準方法中三個方向的力載荷Fx、Fy、Fz以及三個方向的力矩載荷Mx、My、Mz的施加。3、矢量推力測量裝置中，4個連桿、后法蘭與拉環(huán)組成中Fy標準力施加方法可以繞過傳感器，將作用于傳感器正表面的壓載和轉(zhuǎn)化為拉載和，從而實現(xiàn)發(fā)動機的安裝。4、矢量推力加載裝置整體采用LV12制作，在滿足剛度、強度的條件下，質(zhì)量輕。附圖說明圖1為本發(fā)明加載頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為姿控發(fā)動機矢量推力加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中附圖標記為：1-加載頭，2-矢量力傳感器，3-傳感器安裝法蘭，4-連桿，5-后法蘭，11-第一拉環(huán)，12-第二拉環(huán)，13-第三拉環(huán)，14-第四拉環(huán)，15-第五拉環(huán)，16-第六拉環(huán)，17-第七拉環(huán)，21-第一壓座，22-第二壓座。具體實施方式如圖1、圖2所示，姿控發(fā)動機矢量推力加載裝置由加載頭1、連桿4、后法蘭5、傳感器安裝法蘭3、定位銷、拉環(huán)、壓座等部分組成。矢量力傳感器2校準前，通過4個M12的螺栓與傳感器安裝法蘭3固定，傳感器安裝法蘭3與不動的基礎(chǔ)連接；加載頭1與矢量力傳感器2之間通過2個定位銷定位后，由4個螺栓固定，加載頭1上設(shè)置了定位孔，用于實現(xiàn)與發(fā)動機安裝法蘭的定位，原位校準前通過12個M8的螺栓與發(fā)動機連接固定；拉環(huán)用于實現(xiàn)標準拉力的施加，具有3自由度，對施加的標準拉力具有補償作用；壓座用于實現(xiàn)標準壓力的施加，具有3自由度，對施加的標準推力具有補償作用；后法蘭通過4個帶有定位功能的連桿與加載頭連接固定，通過拉環(huán)實現(xiàn)Fx推力的加載；在加載頭上安裝6個拉環(huán)，2個壓座，通過組合的方式可以實現(xiàn)Fy、Fz、Mx、My、Mz等標準力的施加。為了降低加載裝置的重量，加載頭、連桿、后法蘭采用輕質(zhì)材料LV12制作。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步說明：(1)進行垂直標準力Fx施加時，標準拉力F1通過第一拉環(huán)11直接作用于加載頭1，再通過加載頭1作用于矢量力傳感器中心，從而實現(xiàn)標準力F1的軸線與矢量力傳感器X軸重合；(2)進行軸向標準力Fy施加時，標準拉力F2通過第七拉環(huán)17作用于后法蘭，再通過4根連桿傳遞至加載頭，最后通過加載頭作用于矢量力傳感器中心，從而實現(xiàn)標準拉力F2的軸線與矢量力傳感器Y軸重合；(3)進行水平標準力Fz施加時，標準拉力F3通過第五拉環(huán)15直接作用于加載頭1，再通過加載頭1作用于矢量力傳感器2中心，從而實現(xiàn)標準力F3的軸線與矢量力傳感器Z軸線重合；(4)進行繞X軸力矩Mx施加時，標準拉力F5通過第六拉環(huán)作用于加載頭，標準推力F4通過第二壓座作用于加載頭，第六拉環(huán)與第二壓座的位置為關(guān)于X軸對稱，兩個作用點位于Y-Z平面內(nèi)且連線與Z軸平行，F(xiàn)4與F5大小相等、方向相反，從結(jié)構(gòu)上保證標準力軸線與矢量力傳感器坐標系的Z軸相交，并與矢量力傳感器Y軸平行，同時關(guān)于矢量力傳感器X軸對稱分布，從而實現(xiàn)繞X軸標準力矩Mx的施加。(5)進行繞Y軸力矩My施加時，標準拉力F6、F7通過第二、第三拉環(huán)作用于加載頭，兩個拉環(huán)的位置為關(guān)于Y軸對稱，F(xiàn)6與F7大小相等、方向相反，從而實現(xiàn)繞Y軸標準力矩My的施加。(6)進行繞Z軸力矩Mx施加時，標準拉力F9通過第四拉環(huán)作用于加載頭，標準推力F8通過第一壓座作用于加載頭，第四拉環(huán)與第一壓座的位置為關(guān)于Z軸對稱，F(xiàn)8與F9大小相等、方向相反，從而實現(xiàn)繞Z軸標準力矩Mz的施加。