一種用于微小推力測量的測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間微小推力推力器技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種用于微小推力測量的測量裝置，是微小推力測量系統(tǒng)的一部分。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電推力器被設(shè)計出來，但是很多電推力器的推力都是HlN級的，常規(guī)推力測量的方法難以對這么微小的推力進(jìn)行精確測量。而推力又是推力器的一個非常重要的參數(shù)，如果無法確定推力，推力器的一些重要的性能參數(shù)，例如比沖也將無法確定，這會為推力器的實際應(yīng)用帶來很大麻煩。為了能精確測量電推力器的推力，微小推力測量系統(tǒng)被設(shè)計出來了。
[0003]微小推力測量系統(tǒng)可分為直接測量和間接測量兩種。一般來說直接測量在原理上更簡單，設(shè)計比較容易，測量結(jié)果也更可靠，例如北京航空航天大學(xué)研制出的名為《一種用于空間微小推力發(fā)動機(jī)的推力測量系統(tǒng)》的測量系統(tǒng)就屬于直接測量的一種。但是直接測量要求把推力器直接安裝到測量系統(tǒng)的動架上，而附加場等離子體推力器質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅僅是用于提供附加磁場的線圈質(zhì)量就超過50kg，而發(fā)動機(jī)工作時需要4路水路、2路氣路和4路電路。如果用直接法進(jìn)行測量的話要把發(fā)動機(jī)和線圈全部安裝在推力架上，同時還要保證發(fā)動機(jī)的水路和電路不對測量造成干擾，這是很難實現(xiàn)的。鑒于附加場等離子推力器質(zhì)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，難以采用已有的直接測量系統(tǒng)對其進(jìn)行推力測量。較理想的方式是采用間接推力測量。
[0004]間接測量時就可以把復(fù)雜發(fā)動機(jī)系統(tǒng)與測量系統(tǒng)分開，測量系統(tǒng)只需要對發(fā)動機(jī)噴出的羽流進(jìn)行測試即可。據(jù)現(xiàn)有資料來看，國內(nèi)清華大學(xué)研制過針對微噴管裝置的標(biāo)靶法推力測量裝置，該裝置中靶的安裝方式為懸掛式，測量時把靶視為單擺的質(zhì)點。使用單擺模型的前提是靶的懸掛裝置的長度相對靶面的特征長度來說要足夠大，所以這種測量裝置需要較大的空間，而且懸掛安裝的靶必然存在一個轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸處的滑動摩擦力對測量結(jié)果會有一定的影響。并且這種測量裝置針對的推力器是一種微型的冷氣推力器，噴出的燃?xì)馐堑獨(dú)?，溫度較低，而附加場等離子體推力器噴出的是高溫的羽流，工況十分惡劣。另外該系統(tǒng)中用于位移測量的傳感器是電渦流位移傳感器，這種傳感器難以在附加場等離子體推力器羽流的強(qiáng)電磁環(huán)境中正常工作。在國外已經(jīng)有了針對離子推力器的投靶法推力測量裝置，但是國外的投靶法測量裝置在測量靶的位移時用激光反射的方法，這種方法容易受到發(fā)動機(jī)發(fā)出的強(qiáng)光的干擾。而且該系統(tǒng)中靶和位移測量裝置是分開的，每次移動靶的位置都需要重新標(biāo)定推力架。所以這些裝置都不適合附加場等離子體推力器的推力測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述問題，本發(fā)明專門針對附加場等離子體推力器，設(shè)計一種用于微小推力測量的測量裝置，作為投靶法微小推力測量系統(tǒng)的核心部分，
[0006]本發(fā)明用于微小推力測量的測量裝置，包括靶系統(tǒng)、位移傳感器系統(tǒng)與靶安裝塊；其中，靶系統(tǒng)包括靶、彈性梁與垂直角鋁；位移傳感器系統(tǒng)包括位移傳感器、傳感器安裝桿與傳感器安裝板；
[0007]所述靶系統(tǒng)中，垂直角鋁為由橫板與縱板構(gòu)成的截面為L型鋁件；橫板與靶安裝塊的下表面貼合，橫板端面通過靶安裝塊上設(shè)計的定位臺階實現(xiàn)前后方向上的定位；縱板的外側(cè)面上開有豎直定位凹槽；彈性梁與定位凹槽配合設(shè)置在定位凹槽中，實現(xiàn)彈性梁的定位固定；并使彈性梁頂端頂住靶安裝塊底面；彈性梁底端安裝有靶；所述位移傳感器系統(tǒng)中，傳感器安裝桿豎直設(shè)置，頂端與靶安裝塊底面固定；傳感器安裝桿底端通過傳感器安裝板安裝有位移傳感器，使位移傳感器的測量端正對彈性梁中部。
[0008]應(yīng)用本發(fā)明推力測量裝置進(jìn)行測量時把靶安裝塊固定在外部位移機(jī)構(gòu)的移動平臺上，利用靶來承受發(fā)動機(jī)羽流的撞擊，由于靶和彈性梁固連，而彈性梁的剛度系數(shù)較小，容易發(fā)生彎曲，因此靶在受到羽流撞擊之后就會發(fā)生明顯的移動。位于靶后方的位移傳感器是用來測量彈性梁產(chǎn)生的位移；位移傳感器可以測量其自身到彈性梁之間的間距，這樣在彈性梁發(fā)生彎曲時就可以測出彈性梁的位移量。由于發(fā)動機(jī)羽流在噴射的過程中會有一定的衰減，所以可以通過測量不同位置處的推力，然后分析比較真實推力的值。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點為:
[0010]1、本發(fā)明推力測量裝置，通過靶安裝塊使得整個測量裝置實現(xiàn)的一體化，這樣調(diào)整測量裝置和發(fā)動機(jī)之間的間距就非常方便，甚至可以在測量過程中連續(xù)自動調(diào)整；
[0011]2、本發(fā)明推力測量裝置，在使用時靶安裝塊會和一臺位移機(jī)構(gòu)的移動平臺固連，這樣整個測量裝置就可以很方便的移動，同時裝置內(nèi)部各個部件還能保持相對位置不變，這就使得只要在實驗前進(jìn)行一次標(biāo)定就能保證整個實驗過程中測量結(jié)果的可靠性；
[0012]3、本發(fā)明推力測量裝置，考慮附加場等離子體推力器工作時周圍有強(qiáng)磁場，而其噴出的羽流中有很多帶電粒子，所以發(fā)動機(jī)周圍會有較強(qiáng)的電磁場，之前提過的電渦流式位移傳感器在這種工況下是難以正常工作的，因此選用激光位置傳感器進(jìn)行測量，可忽略其自身受到的影響；
[0013]4、本發(fā)明推力測量裝置，考慮靶處于羽流中心位置，溫度會比較高，而激光傳感器在高溫下是不能正常工作的，把測量點上移之后傳感器所處位置的溫度比較低，同時也便于對傳感器進(jìn)行其他熱防護(hù)，因此位移傳感器的測試點選擇的是彈性梁而不是靶面；
[0014]5、本發(fā)明推力測量裝置，靶采用鋁合金骨架剛度好，且質(zhì)量?。徊捎勉~板能耐高溫，且在離子轟擊時濺射量小，進(jìn)而使測量更靈敏。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明測量裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明測量裝置中靶安裝塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明測量裝置中傳感器安裝桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明測量裝置中傳感器安裝頂板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明測量裝置中垂直角鋁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:
[0021]1-靶系統(tǒng)2-位移傳感器系統(tǒng) 3-靶安裝塊
[0022]101-靶102-彈性梁103-垂直角鋁
[0023]104-定位臺階 105-定位凹槽201-位移傳感器
[0024]202-傳感器安裝板203-位移傳感器 204-定位凹槽
[0025]205-階梯孔
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027]本發(fā)明用于微小推力測量的測量裝置，包括靶系統(tǒng)1、位移傳感器系統(tǒng)2與靶安裝塊3，如圖1所示；其中，靶系統(tǒng)I包括靶101、彈性梁102與