液體火箭發動機試驗推力校準系統及校準方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于液體火箭發動機試驗技術領域，涉及液體火箭發動機試驗推力的校準 系統及校準方法。
【背景技術】
[0002] 液體火箭發動機熱試車過程中準確地測量其推力大小能縮短發動機的研制進程， 推力校準系統是為了消除發動機試車架傳力系統的系統誤差而設置的，為液體火箭發動機 試車的一個重要環節，通過推力校驗，擬合出測量力傳感器的輸出值與實際力值之間的工 作直線，供發動機試驗時，用測量力傳感器的輸出值按上述工作直線計算發動機推力。以往 的推力校準系統，大都采用砝碼機械加載、手動校準、人工同步記錄的方式，存在力值加載 系統難于調節、穩定性差、效率低和有可能干擾混入不可靠數據等缺點。
【發明內容】
[0003] 為了解決現有校準系統存在力值加載系統難于調節、穩定性差、效率低和有可能 干擾混入不可靠數據等技術問題，本發明提供一種液體火箭發動機試驗推力校準系統及校 準方法。
[0004] 本發明的技術解決方案如下：
[0005] 液體火箭發動機試驗推力校準系統，其特殊之處在于：包括液壓源系統、傳力系統 以及測控系統，
[0006] 所述液壓源系統包括油栗1、油箱2及電液伺服閥3,所述電液伺服閥包括進油口 P、回油口T、第一出油口A、第二出油口B，所述油栗的入口通過進油管路與油箱的出油口連 接，所述油栗的出口與電液伺服閥的進油口P連接，所述電液伺服閥的回油口T通過回油管 路與油箱的回油口連接；
[0007] 所述傳力系統包括兩個分流器、定架、動架、與被校傳感器數量一致的多個雙作用 油缸、與被校傳感器數量一致的多個標準力傳感器，
[0008] 所述兩個分流器的一端分別與電液伺服閥的第一出油口A、第二出油口B對應連 接，其中一個分流器的另一端的多個端口分別與多個雙作用油缸的進油腔對應連接，其中 另一個分流器的另一端的多個端口分別與多個雙作用油缸的回油腔對應連接，
[0009] 所述多個雙作用油缸分布在動架的正下方，所述定架與動架之間通過彈簧鋼板連 接，多個被校傳感器位于定架與動架之間且頂在定架下底面，所述多個標準力傳感器位于 動架與油缸之間且頂在傳力架的動架下底面；
[0010] 所述測控系統包括伺服驅動器，所述伺服驅動器與電液伺服閥連接。
[0011] 上述伺服驅動器包括手動與自動兩種模式。
[0012] 上述測控系統還包括計算機、采集卡、數字顯示儀表、信號調理電路；
[0013] 所述標準力傳感器的輸出信號接入信號調理電路，所述信號調理電路將此信號分 為兩路，一路輸出信號接入數字顯示儀表，數字顯示儀表的輸出經過RS232接口連接至計 算機；所述信號調理電路另一路輸出信號接入采集卡，所述采集卡具有兩個輸出端口，其中 一個輸出端口與伺服驅動器的輸入連接，另一個端口接至計算機。
[0014] 上述伺服閥驅動器還包括第二差分放大電路及比較器；
[0015] 所述信號調理電路包括與標準力傳感器一一對應的并聯支路，每一并聯支路均包 括相互連接的電橋調整電路及差分放大電路，每一電橋調整電路的輸入端與標準力傳感器 的輸出端連接，每一電橋調整電路分兩路輸出，其中一路輸出給第一差分放大電路，經第一 差分放大電路處理后輸出給統一采集卡A/D轉換接口，計算機實時采集采集卡的輸出值；
[0016] 所有電橋調整電路的另一路輸出給數字顯示儀表同時輸出給第二差分放大電路， 經第二差分放大電路處理后輸出給比較器，與設定推力值經比較器后，依次經濾波、功率驅 動輸出給電液伺服閥。
[0017] 上述采集卡選用NIUSB-6341。
[0018] 上述多用數字表選用Keithley2000。
[0019] 上述標準力傳感器選用規格和額定容量均相同傳感器，在每只傳感器的輸出端各 增加2只隔離電。
[0020] 上述液壓源系統還包括液壓輔件，所述液壓輔件還包括油濾、單向閥、精過濾器、 回油過濾器、風冷器、溢流閥、二位二通閥、壓力繼電器、蓄壓器，
[0021] 所述油濾設置在油栗與油箱之間，所述單向閥設置在油栗與進油口P之間，所述 單向閥的入口通過管路與油栗連接，所述單向閥的出口通過管路與進油口P連接，所述精 過濾器設置在單向閥進油口P之間，所述回油過濾器設置在回油口T與油箱之間，所述風冷 器設置在回油口T與回油過濾器之間，所述溢流閥設置在單向閥的出口與回油管路之間， 所述二位二通閥連接在單向閥的出口與油箱之間，所述蓄壓器及壓力繼電器均與進油管路 連接。
[0022] 利用上述的系統進行液體火箭發動機試驗推力自動校準的方法，其特征在于：包 括以下步驟：
[0023] 1)在計算機中設定校準穩定點及偏差范圍；
[0024] 2)計算機根據校準穩定點控制伺服驅動器輸出液壓油，從而控制雙作用油缸輸出 力值的大小；
[0025] 3)采集標準傳感器的輸出信號，并將標準傳感器的輸出信號發送給數字多用表并 通過采集卡發送給計算機；
[0026] 4)計算機將標準傳感器的輸出信號轉化為輸出力值后與設定的加載目標值校準 穩定點相比較，根據比較結果控制伺服驅動器，直到標準傳感器所測的力值滿足校準穩定 點的精度要求，
[0027] 5)當標準傳感器所測的力值滿足校準穩定點的精度要求時，計算機發送采集信號 給測量系統，并開始對標準傳感器的輸出信號進行記錄；測量系統收到采集信號后，開始對 被校準傳感器的輸出信號進行記錄；
[0028] 如果所采集的標準傳感器的輸出信號不滿足目標加載值的控制精度，計算機則將 數據無效標志發送給測量系統，重復步驟3)與4);
[0029] 6)測量系統根據所記錄的標準傳感器的輸出信號和被較傳感器的輸出信號擬合 出被校傳感器的輸出值與實際力值之間的工作直線，供發動機試驗時，用被校傳感器的輸 出值按上述工作直線計算發動機推力。
[0030] 上述步驟4)對伺服驅動器具體為：
[0031] 當標準傳感器輸出信號與設定的校準穩定點的差值超過偏差設定范圍，計算機采 用數字采集卡所采集的標準傳感器的輸出信號粗調伺服閥；
[0032] 當標準傳感器輸出信號與設定的校準穩定點的差值在偏差設定范圍之內，計算機 采用數字多用表所采集的標準傳感器的輸出信號細調伺服閥。
[0033] 本發明與現有技術相比，優點是：
[0034] 1、本發明針對大推力試車臺推力校準問題，采用具有大功率輸出的液壓伺服控制 技術研制推力校準系統，可以提高校準效率和校準系數的準確性，從而提高推力參數測量 的準確性。
[0035] 2、本發明通過液體火箭發動機試驗推力自動校準系統的設計，實現推力自動校準 的自動化，與手動校準系統相比，減小人為因素對校準結果的影響程度，提高工作效率，每 級加載的時間大約30s左右，力值穩定度約0. 01%F?S以上。
[0036] 3、本發明采用了伺服閥控制的高精度動態穩定技術和推理并聯傳遞技術，提高了 校準的調節精度和效率，使得推力自動校準系統自動化程度高，加載精度高，穩定性好，并 進一步提高了大推力液體火箭發動機試車推力參數的測量準確性。
【附圖說明】
[0037] 圖1推力自動校準系統構成原理圖；
[0038] 圖2傳力系統結構圖；
[0039] 圖3射流管式電液伺服閥工作原理圖；
[0040] 圖4自動加載控制系統示意圖；
[0041 ] 圖5伺服驅動模塊