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1、(10)申请公布号 CN 102494867 A (43)申请公布日 2012.06.13 CN 102494867 A *CN102494867A* (21)申请号 201110393624.0 (22)申请日 2011.12.01 G01M 9/06(2006.01) G01M 15/14(2006.01) (71)申请人 中国航天空气动力技术研究院 地址 100074 北京市丰台区云岗西路 17 号 (72)发明人 张尚彬 秦永明 徐志文 (74)专利代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 杨春颖 (54) 发明名称 一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置 (57) 摘要 一种。
2、燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 包括测量组件、 驱动机构、 传动机构、 防热组件、 安装基座和连接组件 ； 测量组件测量作用到燃气 舵上的气动载荷和燃气舵的偏转角度， 包括应变 天平及角度传感器等 ； 驱动机构为燃气舵偏转的 驱动装置， 固定在安装基座上， 由电机及减速机组 成 ； 传动机构主要包括大齿轮和小齿轮， 小齿轮 与减速机输出轴连接， 大齿轮与轴承基座的内轴 承套固定 ； 防热组件保护测力装置在试验过程中 处于正常工作的环境温度中 ； 连接组件包括联轴 套、 角度输出轴、 联轴节。安装基座用于固定测量 组件、 驱动机构、 防热组件等所有零部件， 并与外 部固定机构连接。本发明的测。
3、力装置能够驱动燃 气舵在发动机尾喷流中快速准确偏转， 并实时测 量燃气舵所受气动载荷和实际偏转角， 具有较强 通用性、 可重复使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 15 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 15 页 1/2 页 2 1. 一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 其特征在于 ： 包括测量组件、 驱动机构、 传动机构、 防热组件、 安装基座和连接组件 ； 所述测量组件包括应变天平、 角度传感器， 应变 天平用于测量作用到燃气舵上的气动载荷， 角度传感器用于测量燃气舵的偏转角度 。
4、； 所述 驱动机构为燃气舵偏转的驱动装置， 包括电机和减速机， 电机和减速机连接后固定在 T 型 安装座上 ； 所述传动机构主要包括大齿轮和小齿轮， 小齿轮与减速机输出轴连接， 大齿轮与 轴承基座的内轴承套固定 ； 防热组件保护测力装置在试验过程中处于正常工作的环境温度 中 ； 所述的连接组件包括联轴套、 角度输出轴、 联轴节， 被测量的燃气舵与联轴套固定连接， 联轴套与应变天平用锥面配合， 并用螺栓拉紧， 角度输出轴与轴承基座固定连接， 角度输出 轴通过联轴节与角度传感器连接 ； 所述安装基座包括轴承基座、 角度传感器安装座和 T 型 安装座， 轴承基座用于固定应变天平及角度传感器， 角度传。
5、感器安装座用于固定角度传感 器， T 型安装座与外部固定机构连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 其特征在于 ： 所 述测量组件包括应变天平 (312)、 角度传感器 (319)， 所述驱动机构包括电机 (31)、 减速机 (32)， 所述的传动机构包括小齿轮 (34)、 大齿轮 (35)， 所述防热组件包括防热护板 (36)、 挡 流板 (38)、 挡流环 (39)、 隔热锥套 (310)、 防热罩 (320)， 所述安装基座包括轴承基座、 角度 传感器安装座 (317)、 T 型安装座 (33)， 轴承基座包括轴承 (311)、 外轴承座 (313)。
6、、 内轴承 座 (314)、 挡圈 (315)， 所述的连接组件包括联轴套 (37)、 角度输出轴 (316)、 联轴节 (318) ； 燃气舵 (4) 固定在联轴套 (37) 上， 联轴套 (37) 与应变天平 (312) 用锥面配合， 并用螺栓拉 紧， 联轴套(37)与应变天平(312)锥面间垫有隔热锥套(310)， 应变天平(312)放置在内轴 承座 (314) 的内腔中， 用锥面配合与内轴承座 (314) 连接， 并用螺母拉紧， 内轴承座 (314) 通过轴承 (311) 与外轴承座 (313) 连接， 并用挡圈 (315) 固定轴承 (311) 及调节松紧， 内轴 承座 (314) 。
7、上端与大齿轮 (35) 固定， 下端与角度输出轴 (316) 固定， 并保持同轴， 外轴承座 (313)用法兰固定到T型安装座(33)上， 角度传感器(319)固定到角度传感器安装座(317) 上， 并与外轴承座 (313) 同轴， 角度传感器安装座 (317) 固定到外轴承座 (313) 上， 角度输 出轴 (316) 与角度传感器 (319) 之间用联轴节 (318) 连接， 电机 (31) 与减速机 (32) 连接 组成驱动机构， 并固定到 T 型安装座 (33) 上， 减速机 (32) 输出轴与小齿轮 (34) 固定， 小齿 轮 (34) 与大齿轮 (35) 啮合， 挡流环 (39) 。
8、安装到联轴套 (37) 上， 并罩住内轴承座 (314) 的 突出上沿， 防热罩 (320) 罩住所有设备， 并固定到 T 型安装座 (33) 上， 挡流板 (38) 安装于 发动机 (1) 的喷口与防热罩 (320) 之间， 并固定在 T 型安装座 (33) 上， 防热护板 (36) 固定 到挡流板 (38) 上。 3. 根据权利要求 1 所述的一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 其特征在于 ： 所 述应变天平(312)为六柱梁(3124)结构， 六柱梁前端为前锥(3123)， 前锥(3123)上开有螺 纹孔 (3121)、 前锥键槽 (3122)， 六柱梁后端为尾锥 (3126)， 尾。
9、锥 (3126) 上加工有尾锥键槽 (3125)、 走线孔 (3127) 和外螺纹 (3128)。 4. 根据权利要求 1 所述的一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 其特征在于 ： 所 述角度传感器 (319) 由单圈电位器 (3191) 及两个阻值相同的精密电阻 (3192) 组成， 两 个精密电阻 (3192) 的一端分别与单圈电位器 (3191) 的电源正负极连接， 两个精密电阻 (3192) 的另一端连在一起引出一个新的接线端 ； 单圈电位器 (3191) 的信号端为信号正， 两 个精密电阻(3192)引出的接线端为信号负， 再加上单圈电位器(3191)的电源正极、 电源负 权 利。
10、 要 求 书 CN 102494867 A 2 2/2 页 3 极， 共同组成一个四线制的桥式电路， 作为角度传感器 (319)。 权 利 要 求 书 CN 102494867 A 3 1/7 页 4 一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置 技术领域 0001 本发明涉及一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 属于空气动力学试验领 域。 背景技术 0002 随着推力矢量技术的发展， 燃气舵作为导弹推力矢量控制的执行机构被越来越多 地使用。由于发动机喷流具有高温、 强腐蚀和高冲刷等特殊性， 为非定常射流， 无论是理论 计算还是风洞试验都难以获得燃气舵工作时的真实受力情况。 燃气舵搭载发动机热试车测。
11、 力试验可在实际烧蚀情况下进行燃气舵测力， 测量结果反映了燃气舵实际工作过程中的受 力情况， 是燃气舵受力的最终数据和评判燃气舵气动外形设计结果的最终标准。 0003 测力装置是燃气舵搭载发动机热试车测力试验的基本设备， 其功能及测量精度等 直接决定了测力试验的准确性。由于之前燃气舵应用较少， 对其进行的搭载发动机热试车 测力试验开展不多， 通常针对某一特定型号研制一套简易专用试验装置， 实现典型状态下 燃气舵的测力， 其结构通常较简单， 难以实现复杂试验状态和准确模拟， 测量精度不高， 通 用性差。 随着燃气舵的大量采用， 研制一种能准确实现燃气舵控制规律， 及精确测量燃气舵 在发动机尾喷流。
12、中所受气动载荷的具有较强通用性和可重复使用性的测力装置很有必要。 发明内容 0004 本发明的技术解决问题是 ： 克服现有技术的不足， 提供一种能驱动燃气舵在发动 机尾喷流中快速准确偏转， 并实时测量燃气舵的实际偏转角及承受的气动载荷的具有较强 通用性、 可重复使用的测力装置。 0005 本发明的技术解决方案是 ： 一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 其特征在 于 ： 包括测量组件、 驱动机构、 传动机构、 防热组件、 安装基座和连接组件 ； 所述测量组件包 括应变天平、 角度传感器， 应变天平用于测量作用到燃气舵上的气动载荷， 角度传感器用于 测量燃气舵的偏转角度 ； 所述驱动机构为燃气。
13、舵偏转的驱动装置， 包括电机和减速机， 电机 和减速机连接后固定在 T 型安装座上 ； 所述传动机构主要包括大齿轮和小齿轮， 小齿轮与 减速机输出轴连接， 大齿轮与轴承基座的内轴承套固定 ； 防热组件保护测力装置在试验过 程中处于正常工作的环境温度中 ； 所述的连接组件包括联轴套、 角度输出轴、 联轴节， 被测 量的燃气舵与联轴套固定连接， 联轴套与应变天平用锥面配合， 并用螺栓拉紧， 角度输出轴 与轴承基座固定连接， 角度输出轴通过联轴节与角度传感器连接 ； 所述安装基座包括轴承 基座和 T 型安装座， 轴承基座用于固定应变天平及角度传感器， T 型安装座与外部固定机构 连接。 0006 所。
14、述测量组件包括应变天平、 角度传感器， 所述驱动机构包括电机、 减速机， 所述 的传动机构包括小齿轮、 大齿轮， 所述防热组件包括防热护板、 挡流板、 挡流环、 隔热锥套、 防热罩， 所述安装基座包括轴承基座、 角度传感器安装座、 T 型安装座， 轴承基座包括轴承、 外轴承座、 内轴承座、 挡圈， 所述的连接组件包括联轴套、 角度输出轴、 联轴节 ； 燃气舵固定 说 明 书 CN 102494867 A 4 2/7 页 5 在联轴套上， 联轴套与应变天平用锥面配合， 并用螺栓拉紧， 联轴套与应变天平锥面间垫有 隔热锥套， 应变天平放置在内轴承座的内腔中， 用锥面配合与内轴承座连接， 并用螺母拉。
15、 紧， 内轴承座通过轴承与外轴承座连接， 并用挡圈固定轴承及调节松紧， 内轴承座上端与大 齿轮固定， 下端与角度输出轴固定， 并保持同轴， 外轴承座用法兰固定到 T 型安装座上， 角 度传感器固定到角度传感器安装座上， 并与外轴承座同轴， 角度传感器安装座固定到外轴 承座上， 角度输出轴与角度传感器之间用联轴节连接， 电机与减速机连接组成驱动机构， 并 固定到 T 型安装座上， 减速机输出轴与小齿轮固定， 小齿轮与大齿轮啮合， 挡流环安装到联 轴套上， 并罩住内轴承座的突出上沿， 防热罩罩住所有设备， 并固定到 T 型安装座上， 挡流 板安装于发动机的喷口与防热罩之间， 并固定在 T 型安装座。
16、上， 防热护板固定到挡流板上。 0007 所述应变天平为六柱梁结构， 六柱梁前端为前锥， 前锥上开有螺纹孔、 前锥键槽， 六柱梁后端为尾锥， 尾锥上加工有尾锥键槽、 走线孔和外螺纹。 0008 所述角度传感器由单圈电位器及两个阻值相同的精密电阻组成， 两个精密电阻的 一端分别与单圈电位器的电源正负极连接， 两个精密电阻的另一端连在一起引出一个新的 接线端 ； 单圈电位器的信号端为信号正， 两个精密电阻引出的接线端为信号负， 再加上单圈 电位器的电源正极、 电源负极， 共同组成一个四线制的桥式电路， 作为角度传感器。 0009 本发明与现有技术相比的优点在于 ： 0010 1、 本发明的测力装置。
17、能驱动燃气舵在发动机尾喷流中实现快速、 准确偏转， 实现 试验状态对燃气舵工作状态的准确模拟。 0011 2、 本发明的测力装置能准确测量燃气舵任意时刻的真实偏转角度及对应的气动 载荷， 角度测量误差 0.05， 应变天平测量精度优于 0.3。 0012 3、 本发明的测力装置有可靠的防热装置， 主要设备可多次重复使用。 0013 4、 本发明的测力装置能采用不同形式的固定机构实现相对于发动机的安装定位， 能应用于各种尺寸规格发动机的燃气舵搭载热试车测力试验， 具有较强的通用性。 0014 通过满足上述要求， 测力装置能满足更多型号试验， 每次试验能够获取更多更准 确试验数据， 提高了试验精度。
18、， 降低了试验成本。 附图说明 0015 图 1 为测力装置结构示意图 ； 0016 图 2 为图 1 的正视图 ； 0017 图 3 为图 1 的右视图 ； 0018 图 4 为图 1 的 A-A 剖视图 ； 0019 图 5 为图 1 的 B-B 剖视图 ； 0020 图 6 为图 1 的 C-C 剖视图 ； 0021 图 7 为 T 型安装座的正视图 ； 0022 图 8 为图 7 的左视图 ； 0023 图 9 为图 7 的 Q 向视图 ； 0024 图 10 为齿轮组结构及配合示意图 ； 0025 图 11 为防热护板示例结构示意图 ； 0026 图 12 为图 11 的后视图 ； 。
19、说 明 书 CN 102494867 A 5 3/7 页 6 0027 图 13 为图 11 的俯视图 ； 0028 图 14 为轴承基座结构示意图 ； 0029 图 15 为图 14 的仰视图 ； 0030 图 16 为内轴承套结构示意图 ； 0031 图 17 为图 16 俯视图 ； 0032 图 18 为图 16 仰视图 ； 0033 图 19 为角度输出轴结构示意图 ； 0034 图 20 为图 19 的 A-A 剖视图 ； 0035 图 21 为图 19 俯视图 ； 0036 图 22 为角度传感器安装座结构示意图 ； 0037 图 23 为图 22 俯视图 ； 0038 图 24 。
20、为应变天平结构示意图 ； 0039 图 25 为图 13 的 A-A 剖视图 ； 0040 图 26 为联轴套结构图 ； 0041 图 27 为角度传感器组成示意图。 0042 图 28 为一种外部固定机构示意图。 0043 图 29 为图 28 的 P 向视图。 0044 图中 ： 0045 1、 发动机， 4、 燃气舵 ； 21、 位置调节环， 22、 安装法兰， 23、 位置调节螺母， 24、 支撑 杆， 25、 安装端板， 26、 支架键 ； 31、 电机， 32、 减速机， 33、 T 型安装座， 34、 小齿轮， 35、 大齿轮， 36、 防热护板， 37、 联轴套， 38、 挡流。
21、板， 39、 挡流环， 310、 隔热锥套， 311、 轴承， 312、 应变天平， 313、 外轴承座， 314、 内轴承座， 315、 挡圈， 316、 角度输出轴， 317、 角度传感器安装座， 318、 联 轴节， 319、 角度传感器， 320、 防热罩 ； 331、 防热罩固定螺钉孔， 332、 T 型安装座固定螺钉孔， 333、 键槽， 334、 挡流板固定螺钉孔， 335、 减速机固定螺钉孔， 336、 减速机安装法兰面， 337、 轴承基座安装法兰面， 338、 轴承基座固定螺钉孔 ； 3141、 第一插入键槽， 3142、 第一螺钉孔， 3143、 锥孔， 3144、 第二。
22、插入键槽， 3145、 第二螺钉孔 ； 3121、 螺纹孔， 3122、 前锥键槽， 3123、 前 锥， 3124、 六柱梁， 3125、 尾锥键槽， 3126、 尾锥， 3127、 走线孔， 3128、 外螺纹 ； 371、 燃气舵固定 螺柱销孔， 372、 燃气舵舵轴配合面， 373、 天平配合锥面， 374、 天平配合键槽 ； 3191、 单圈电位 器， 3192、 精密电阻。 具体实施方式 0046 本发明涉及一种燃气舵搭载发动机热试车的测力装置， 测力装置可以通过外部固 定机构直接安装到发动机尾裙端框上， 也可安装到固定于地面的独立固定机构上， 并通过 调节固定机构与固定发动机的试。
23、车台之间的相对位置实现燃气舵与发动机尾喷口的相对 定位 ； 一套测力装置能驱动一片燃气舵偏转， 并测量其真实偏转角度和对应的气动载荷。 试 验时， 测力装置中由电机和减速机组成的驱动机构驱动燃气舵在发动机喷流中快速、 准确 偏转， 并通过高精度电位器 ( 电位器独立线性公差为 0.1 ) 和高精密电阻 ( 总阻公差 小于 0.01。) 组成的角度传感器实时准确测量燃气舵真实偏转角度 ； 在防热护板、 挡流 板、 防热罩、 挡流环及隔热锥套等多重防护下， 应变天平可在发动机试车环境下不受热应变 说 明 书 CN 102494867 A 6 4/7 页 7 影响， 准确测量燃气舵在发动机喷流中所受。
24、的空气动力载荷， 其它主要设备也能在发动机 试车过程中正常工作， 保持完好， 能重复使用。本发明可以驱动燃气舵在发动机喷流中快 速、 准确偏转， 并实时准确测量燃气舵实际偏转角和所受气动载荷， 且重复使用性好， 通用 性强。 对于较大范围的发动机尺寸规格变化， 通过更换不同规格的外部固定机构， 测力装置 仍可使用。在实际应用时， 由于燃气舵多为四片， 所以测力装置经常采用四套使用。 0047 测力装置的总体设计思路和框架结构包括测量组件、 驱动机构、 传动机构、 防热组 件、 安装基座和连接组件 ； 测量组件包括应变天平和角度传感器， 应变天平用于测量作用到 燃气舵上的气动载荷， 角度传感器固。
25、定到角度传感器安装座上， 角度传感器用于测量燃气 舵的偏转角度 ； 驱动机构为燃气舵偏转的驱动装置， 包括电机和减速机， 电机和减速机连接 后固定在 T 型安装座上 ； 传动机构主要包括大齿轮和小齿轮， 小齿轮与减速机输出轴连接， 大齿轮与轴承基座的内轴承套固定 ； 防热组件保护测力装置在试验过程中处于正常工作的 环境温度中 ； 连接组件包括联轴套、 角度输出轴、 联轴节， 被测量的燃气舵与联轴套固定连 接， 联轴套与应变天平用锥面配合， 并用螺栓拉紧， 角度输出轴与轴承基座固定连接， 角度 输出轴通过联轴节与角度传感器连接 ； 安装基座包括轴承基座、 角度传感器安装座和 T 型 安装座， 轴。
26、承基座用于固定应变天平， 角度传感器安装座用于固定角度传感器， 驱动机构、 传动机构、 防热组件及轴承基座等均固定到 T 型安装座上， T 型安装座与外部固定机构固定 连接。 0048 下面结合附图对本发明做详细说明 ： 0049 如图 1- 图 23 所示， 测力装置 3 包括电机 31、 减速机 32、 T 型安装座 33、 小齿轮 34、 大齿轮35、 防热护板36、 联轴套37、 挡流板38、 挡流环39、 隔热锥套310、 轴承311、 应变天平 312、 外轴承座313、 内轴承座314、 挡圈315、 角度输出轴316、 角度传感器安装座317、 联轴节 318、 角度传感器 3。
27、19、 防热罩 320。燃气舵 4 被固定到联轴套 37 上， 联轴套 37 与应变天平 312 用锥面配合， 并用螺栓拉紧， 联轴套 37 与应变天平 312 锥面间垫有隔热锥套 310， 用以 阻断燃气舵 4 上的热量沿联轴套 37 向应变天平 312 传递。应变天平 312 放置在内轴承座 314的内腔中， 用锥面配合与内轴承座314连接， 并用螺母拉紧。 内轴承座314通过轴承311 与外轴承座 313 连接， 并用挡圈 315 固定轴承 311 及调节松紧， 内轴承座 314 上端与大齿轮 35 固定， 下端与角度输出轴 316 固定， 并保持同轴。外轴承座 313 用法兰形式固定到。
28、 T 型安 装座33上， 为减小结构尺寸， 法兰面前后两边被切掉。 角度传感器安装座317固定到外轴承 座 313 上， 角度传感器 319 固定到角度传感器安装座 317 上， 并与外轴承座 313 同轴， 角度 输出轴 316 与角度传感器 319 之间用联轴节 318 连接。电机 31 与减速机 32 连接组成驱动 装置， 并固定到 T 型安装座 33 上， 减速机 32 输出轴与小齿轮 34 固定， 小齿轮 34 与大齿轮 35 啮合， 为减小外形尺寸， 减轻结构重量， 大齿轮进行了修改， 去掉不需要啮合的部分， 只留 下燃气舵偏转角度范围内需要啮合的部分。挡流环 39 安装到联轴套 。
29、37 上， 并罩住内轴承 座 314 的突出上沿， 与内轴承座 314 保持适当的间隙。防热罩 320 罩住所有设备， 并固定到 T 型安装座 33 上。挡流板 38 安装于发动机 1 的喷口与防热罩 320 之间， 并固定在 T 型安装 座 33 上。防热护板 36 固定到挡流板 38 上。电机的输出通过减速机减速并放大扭矩， 再通 过小齿轮和大齿轮组成的齿轮组将运动和扭矩传递给内轴承座， 驱动内轴承座及固定于内 轴承座上的应变天平、 联轴套一同转动， 进而带动燃气舵在发动机喷流中摆动。同时， 角度 传感器通过联轴节、 角度输出轴实时感应燃气舵、 联轴套、 应变天平及内轴承座整体的实际 说 。
30、明 书 CN 102494867 A 7 5/7 页 8 转动角度， 燃气舵承受的气动载荷通过联轴套传递给应变天平， 并由应变天平实时记录测 量。挡流环 39 安装到联轴套 37 上， 并罩住内轴承座 314 突出上沿， 且与内轴承座 314 保持 适当的间隙。防热罩 320 罩住所有设备， 并固定到 T 型安装座 33 上。防热护板 36 用于阻 挡发动机燃气喷流对燃气舵舵轴的直接冲刷和烧蚀， 防止试验中舵轴被提前烧断及冲刷对 气动力测量的影响。挡流板 38 用于阻挡因燃气舵在发动机喷流中偏转导致的偏转、 反射燃 气， 以及发动机回火等对测试设备的烧蚀， 保证主要测试设备的完好并能够重复使用。
31、。 防热 罩 320 用于阻挡发动机喷流热辐射， 使防热罩 320 内部在整个试验过程中温度不超过设备 正常工作范围。挡流环 39 用于阻挡沿舵轴周围缝隙向下传递的热流， 并在放置应变天平的 内轴承座内腔空气与防热罩内空气之间形成弯曲通道， 进一步阻止热量向应变天平传递， 保证工作过程中应变天平处于一个基本恒定的温度环境下， 防止应变天平因热应变而影响 测量精度。 0050 电机 31 为交流伺服电机， 利用其转速快、 定位精度高及过载能力强等优点， 使测 力装置能驱动燃气舵在短暂的发动机热试车时间内快速、 准确偏转， 并能承受发动机点火 时及燃气舵快速偏转过程中气动载荷的冲击 ； 所述的减速。
32、机 32 为行星齿轮减速机， 利用其 减速比大、 精度高和体积小的特点， 使测力装置能控制燃气舵在大扭矩下精确偏转。 隔热锥 套 310 由具有隔热功能的硼酚醛玻璃钢材料加工而成， 用以阻断被喷流烧蚀的燃气舵上的 热量沿联轴套向应变天平传递。轴承 311 为圆锥滚子轴承， 承载能力大， 能承受发动机点火 瞬间巨大的冲击载荷。防热护板 36 可选用耐烧蚀的复合材料制成， 多采用导弹上真实使用 的防热护板， 以考核防热护板耐烧蚀能力及对舵轴的保护效果。防热护板与舵轴之间加工 出适当间隙， 保证不因燃气舵舵轴与护板接触而影响燃气舵气动载荷的测量， 同时防止间 隙过大导致燃气流沿间隙向下传递而增加挡流。
33、板、 防热罩及挡流环等的负担。挡流板 38 可 由钢板制成， 设置于发动机喷管与防热罩之间， 固定在T型安装座上， 成L型， 同时挡住防热 罩的上面板及前面板， 以阻挡因燃气舵在发动机喷流中偏转导致的偏转或反射燃气， 以及 发动机回火对测试设备的烧蚀， 保证主要测试设备的完好并能够重复使用。 挡流板上开孔， 保证挡流板与舵轴、 联轴套之间保持合适的间隙， 防止接触影响气动力测量。防热罩 320 可 选用具有隔热功能的玻璃钢板铆接， 成方框型， 固定于 T 型安装座上， 在上面板上开孔， 与 联轴套间保持合适间隙， 防止接触影响气动力测量。 0051 如图 7、 8、 9 所示， T 型安装座 。
34、33 成 “T” 字型， 上面加工有 T 型安装座固定螺钉孔 332、 键槽 333 及减重槽， 螺钉孔 332 可以用于 T 型安装座与外部机构连接， 键槽 333 是用 于实现 T 型安装座在外部机构上的位置移动， 以实现测力装置相对于发动机径向距离的改 变。一种外部机构的示意图如图 28-29 所示， 外部机构包括位置调节环 21、 安装法兰 22、 位 置调节螺母 23、 支撑杆 24、 安装端板 25 和支架键 26。安装法兰 22 用于与发动机围裙端框 连接， 安装端板 25 用于安装固定测力装置， 安装法兰 22 与安装端板 25 之间用支撑杆 24 连 接， 支撑杆 24 一端。
35、与安装端板 25 用螺母及柱面配合固定， 另一端依次为外螺纹、 圆柱段和 螺纹孔。安装法兰 22 的孔与圆柱段配合， 位置调节螺母 23 与外螺纹配合， 并顶住安装法兰 22 的后端面， 位置调节环 21 套在圆柱段上， 一端用插入螺纹孔的螺栓固定， 一端顶住安装 法兰 22 的前端面。通过拧动位置调节环 21 和位置调节螺母 23， 可使安装法兰 22 沿支撑杆 24 前后移动， 从而实现安装法兰 22 与安装端板 25 之间的距离调节。安装端板 25 上加工 有沿径向的长键槽和长条孔， 测力装置中 T 型安装座 33 的支架键键槽 333 与支架键 26 配 说 明 书 CN 102494。
36、867 A 8 6/7 页 9 合， 测力装置能在安装端板 25 上沿径向滑动， 用螺栓通过长条孔固定测力装置 3， 用螺栓穿 过 T 型安装座固定螺钉孔 332 及安装端板 25 的长条孔， 拧紧螺栓后测力装置 3 被固定在安 装端板 25 上， 拧松螺栓后测力装置 3 能在安装端板 25 上沿径向滑动。拧松螺栓即可沿径 向调节测力装置的位置。将外部机构直接固定在发动机围裙端框上， 整套装置在试车过程 中与发动机同步振动， 无需为防止在试车过程中燃气舵与发动机喷管因振动不一致导致碰 撞而调整燃气舵的安装位置， 使被测量的燃气舵可按导弹上的真实位置安装， 其所处流场 与真实工作流场一致， 测量。
37、结果更真实可靠。通过调节安装法兰 22 与安装端框 25 的距离， 可以调节测力装置相对于发动机1的尾喷口的轴向位置， 通过测力装置沿安装端框25径向 移动， 可调节测力装置相对于发动机 1 的尾喷口的径向位置。通过上述调节， 可定位燃气舵 4 相对于发动机 1 尾喷口的位置， 使燃气舵 1 可按导弹上的真实位置安装， 其所处流场与真 实工作流场一致， 同时保证整体装置可通用于一定范围内多种喷口尺寸规格的发动机1。 对 于较大范围的发动机尺寸规格变化， 可通过更换不同规格的安装支架2实现， 测力装置3仍 可通用。图 28-29 所示的外部机构仅为一种优选的实施情况。事实上， 只要在外部固定机 。
38、构的上加工沿发动机径向的长键槽和长条孔， 能够实现测力装置的固定及径向移动即可。 0052 减速机与减速机安装法兰面336配合后， 用螺栓通过减速机固定螺钉孔335固定 ； 轴承基座与轴承基座安装法兰面337配合后， 用螺栓通过轴承基座固定螺钉孔338固定 ； 在 防热罩 320 两侧面加工螺钉孔， 用螺钉通过防热罩固定螺钉孔 331 固定 ； 挡流板 38 通过挡 流板固定螺钉孔 334 固定。 0053 如图 16、 17、 18 所示， 大齿轮 35 用螺栓固定到内轴承座 314 的螺钉孔 3142 上， 并 用插入键槽 3141 的键传递扭矩 ； 应变天平 312 的尾锥与锥孔 314。
39、3 配合， 用插入键槽 3144 的键实现滚转定位， 再用螺母拉紧 ； 挡圈 315 用螺钉通过螺钉孔 3145 固定。 0054 如图 19、 20、 21 所示， 角度输出轴 316 一端为与内轴承座 314 连接的法兰， 一端为 与联轴节 318 连接的圆柱 ； 为使应变天平 312 的信号线从中穿过， 并尽可能减轻结构重量， 法兰与圆柱之间连接部分被切成一条窄梁。 0055 如图 22、 23 所示， 角度传感器安装座 317 一端为与外轴承座 313 连接的法兰， 一端 为角度传感器319的安装端面， 为使应变天平312的信号线从中穿过， 并在燃气舵偏转过程 中不被角度传感器安装座卡。
40、住， 法兰与安装端面的连接部分两侧被切掉。 0056 如图24、 25所示， 应变天平312为五分量应变天平， 五个分量分别为 ： My、 Mz、 Y、 Mx、 Q， 不含沿舵轴轴线的力Z。 应变天平为对称于参心(天平设计的参考中心， 为设计载荷的作 用点)的六柱梁3124， 六柱梁3124的布置形式如图17， 用左右柱梁的左右表面测量Y， 上下 侧面测量 My， 用上下柱梁的上下表面测量 Q， 左右侧面测量 Mx 和 Mz。应变天平 312 前端为 前锥 3123， 上开有螺纹孔 3121、 前锥键槽 3122， 用锥面与联轴套 37 配合， 用前锥键槽 3122 定位滚转， 用螺栓拉紧锥。。
41、后端为尾锥 3126， 尾锥上加工有尾锥键槽 3125、 走线孔 3127 和 外螺纹 3128。信号线从走线孔 3127 中穿过， 用锥面与内轴承座 314 配合， 用尾锥键槽 3125 定位滚转， 并用螺母拉紧。通过各柱梁尺寸的协调及应变计粘贴位置的选择可以达到各分 量输出协调， 以保证力和力矩的测量精度， 满足燃气舵所受各分量量值差距较大的气动载 荷的准确测量。天平前后采用锥配合， 用键实现滚转定位， 用螺纹配合实现锥的拉紧。前锥 用隔热锥套与联轴套连接， 后锥与内轴承座连接。 锥配合有利于保证结构安装精度， 不易出 现因配合不好而导致天平机械蠕变对天平校准精度和试验测量精度的影响。 说。
42、 明 书 CN 102494867 A 9 7/7 页 10 0057 如图 26 所示， 燃气舵 4 的舵轴与联轴套 37 的燃气舵舵轴配合面 372 配合， 在舵轴 上加工柱销孔， 用穿过燃气舵固定螺柱销孔 371 的螺柱销固定 ； 应变天平 312 的前锥 3123 套上隔热锥套 310， 再与天平配合锥面 373 配合， 并用键插入天平配合键槽 374 进行滚转定 位， 再用螺栓拉紧锥。 0058 如图 27 所示， 角度传感器 319 由高精度单圈电位器 3191 及精密电阻 3192 组成。 两个阻值相差小于 0.01的高精密电阻 3192 的一端分别与高精度单圈电位器 3191 。
43、的电 源正和电源负两个接线端连接 ( 即分别在电位器的电源正和电源负两个接线端连接一个 阻值相同的高精密电阻 )， 另一端连在一起， 引出一个新的接线端。将高精度单圈电位器 3191 的信号端作为信号正， 高精密电阻 3192 之间的接线端为信号负， 加上高精度单圈电位 器 3191 的电源正、 电源负， 组成一个四线制的桥式电路， 作为角度传感器 319。高精度单圈 电位器有较好的环境适应能力， 能承受较大的冲击、 震动及温度变化， 这个电路可提高输出 信号， 并能直观显示角度输出的正负。 0059 试验过程中， 防热护板 36 阻挡住发动机 1 的燃气喷流对燃气舵 4 的舵轴的直接冲 刷和。
44、烧蚀， 防止试验中舵轴被提前烧断及冲刷对气动力测量的影响。挡流板 38 用于阻挡因 燃气舵 4 在发动机 1 的喷流中偏转导致的喷流燃气偏转、 反射， 以及发动机 1 的回火等对测 试设备的烧蚀， 保证主要测试设备的完好并能够重复使用。防热罩 320 阻挡发动机 1 的喷 流热辐射， 使其内部在整个试验过程中温度不超过设备正常工作范围。挡流环 39 阻挡住沿 舵轴周围缝隙向下传递的热流， 并在放置应变天平 312 的内轴承座 314 内腔空气与防热罩 320 内空气之间形成弯曲通道， 进一步阻止热量向应变天平 312 的传递， 保证工作过程中应 变天平312处于一个基本恒定的温度环境下， 防止。
45、应变天平312因热应变而影响测量精度。 0060 当发动机 1 点火信号发出后， 交流伺服电机 31 开始转动， 其输出通过行星齿轮减 速机 32 减速并放大扭矩， 再通过小齿轮 34 和大齿轮 35 组成的齿轮组将运动和扭矩传递给 内轴承座 314， 驱动内轴承座 314 转动及固定于内轴承座 314 上的应变天平 312、 联轴套 37 一同转动， 进而带动燃气舵 4 在发动机 1 的喷流中按指定规律快速准确地摆动。同时， 角度 传感器318通过联轴节318、 角度输出轴316实时感应燃气舵4、 联轴套37、 应变天平312及 内轴承座 314 整体的实际转动角度， 燃气舵 4 承受的气动。
46、载荷通过联轴套 37 传递给应变天 平 312， 并由应变天平 312 实时准确测量。 0061 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。 说 明 书 CN 102494867 A 10 1/15 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 11 2/15 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 12 3/15 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 13 4/15 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 14 5/15 页 15 图 5 图 6 说 明 书 附 图 。
47、CN 102494867 A 15 6/15 页 16 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 16 7/15 页 17 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 17 8/15 页 18 图 11 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 18 9/15 页 19 图 14 图 15 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 19 10/15 页 20 图 16 图 17 图 18 图 19 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 20 11/15 页 21 图 20 图 21 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 21 12/15 页 22 图 22 图 23 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 22 13/15 页 23 图 24 图 25 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 23 14/15 页 24 图 26 图 27 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 24 15/15 页 25 图 28 图 29 说 明 书 附 图 CN 102494867 A 25 。