一种电推进推力的地面测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种电推进推力的地面测量方法，属于航天测量【技术领域】。所述方法基于激光干涉测长原理，在测量电推进微推力引起的敏感结构的微小静态位移的同时，测量电推进推力引起的敏感结构的微振动的周期，由测量所得的位移和周期，直接计算出推力。测量是在实际工况下进行，并且测量在很短的时间内完成，减低了零点漂移和外界干扰的影响，是一种高精度和快速实用的测量方法。
【专利说明】一种电推进推力的地面测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电推进推力的地面测量方法，属于航天测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]作为一种特殊的航天器动力装置，电推力器推力的精确测量是一个迫切需要解决但颇为棘手的问题。主要困难是:1.推力器工作时都需要连接气路、电路，它引进的力干扰远大于推力器本身的推力并且不稳定。尽管国内外尝试过很多方法对这些干扰应力进行精细的平衡抵消，但是应力本身的不稳定性(如温漂及突然的局部应力变化)会导致相当大的随机误差。2.电推力器本身的重量在公斤量级，但是推力只有毫牛顿量级，这意味着用较为笨重的结构测量很小的力，像用磅秤来称几克的重量，要测量的准确比较困难。要测量更小的力，如微牛顿级的微小推力，则困难更要大得多。3.电推力器工作在真空环境中，一般测力手段的使用受到很大的限制，电推力器工作时气体放电产生的等离子体干扰也很强。4.地面环境振动对精确测力带来很大干扰。由于以上多种原因，电推力器的推力测量是一个典型的在强干扰环境下测量微小物理量的问题。
[0003]本发明利用激光干涉测长方法实现在上述复杂的干扰环境中来测量电推力器的微小推力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电推进推力的地面测量方法，所述方法采用高精度的激光干涉测长仪，测量在实际工况下进行，并且测量在很短的时间内完成，减低了零点漂移和外界干扰的影响，是一种高精度和快速实用的测量方法。
[0005]本发明的目的由以下技术方案实现:
[0006]一种电推进推力的地面测量方法，所述方法采用的装置为:将电火箭用杆竖直悬挂于真空室中，杆的一端与真空室内壁固连，另一端与电火箭固连；在电火箭后方即喷射口的反方向安装反射镜，激光干涉测长仪置于真空室外部，并在水平方向与电火箭正对。
[0007]当电火箭开始工作后，其推力引起杆产生一个非常微小的弹性变形，在非常小的变形条件下，无论结构如何复杂(例如此处有相当多的金属管路和导线与电火箭相连接)，任何机械变形产生的回复力都可以认为相当精确地满足胡克定律。电火箭开始工作后，一个阶跃力脉冲作用到上述装置，使电火箭发生位移并超过平衡位移位置(过冲)，之后电火箭本体的运动呈现为正弦衰减振荡。最后振荡逐渐减弱以至消失，推力产生的力矩和杆的抵抗弯矩相平衡，这时电火箭有一个微小的静态平衡位移。
[0008]所述方法步骤如下:
[0009]电火箭开始工作后，电火箭的运动呈衰减振荡，设电火箭推力为F，吊装装置固有等效刚度系数为k，所述吊装装置包括电火箭、杆、电缆和气体管路，t取电火箭衰减振荡的任意时刻，t=0时电火箭的水平位移X=Xtl ;此处电火箭本体运动的动力学方程可表述为式:
[0010]mx" + nx/ +kx=0.............................................(I)[0011]式中:m为电火箭本体的质量，η为设吊装装置固有阻尼系数，X为电火箭的水平位移，X'为电火箭的水平速度，X"为电火箭的水平加速度；
[0012]当t=0, X' =0时，(I)式的解为一个衰减的简谐振动:[0013]
【权利要求】
1.一种电推进推力的地面测量方法，其特征在于:所述方法采用的装置为:将电火箭用杆竖直悬挂于真空室中，杆的一端与真空室内壁固连，另一端与电火箭固连；在电火箭后方即喷射口的反方向安装反射镜，激光干涉测长仪置于真空室外部，并在水平方向与电火箭正对； 所述方法步骤如下: 电火箭开始工作后，电火箭的运动呈衰减振荡，设电火箭推力为F，吊装装置固有等效刚度系数为k，所述吊装装置包括电火箭、杆、电缆和气体管路，t取电火箭衰减振荡的任意时刻，t=0时电火箭的水平位移X=Xtl ;此处电火箭本体运动的动力学方程可表述为式:
【文档编号】G01L5/00GK103471756SQ201310400352
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】陈学康, 吴敢, 杨建平, 于荣, 王瑞, 曹生珠, 王兰喜, 尚凯文, 李艳武, 王晓毅, 韦波 申请人:兰州空间技术物理研究所