幾種國外火箭發動機推力矢量測量裝置概述

劉萬龍，王得志，劉 碩，田國華，朱昊偉

(北京航天試驗技術研究所，北京 100074)

0 引言

理想狀態下，火箭發動機推力作用線與發動機中心軸線重合，但由于加工精度、高溫高壓燃氣在噴管中的不對稱流動以及噴管喉部燒蝕等原因，導致發動機推力實際作用線偏離發動機理論中心軸線，從而產生推力偏心。

火箭發動機的推力是一個空間向量，在火箭發動機工作過程中，它的大小、方向和作用點位置都是隨時間不斷變化的。圖1是美國白沙試驗中心進行RS18月面起飛發動機試驗時的推力偏心數據圖，從圖中可以看出其推力作用點具有一定的散布性，其最密集位置距離坐標原點約1 cm。

圖1 RS18發動機試驗時的推力偏心數據圖Fig.1 Thrust eccentricity data of RS18 engine test

推力偏心顯然會影響到飛行器的飛行軌跡，可以在地面試驗階段測量出偏心力的大小、方向以及作用點位置隨時間的變化，在火箭總裝時，根據這些數據對發動機做出相應的調整。推力矢量也可以用來調整飛行器的飛行姿態。準確地測量火箭發動機推力的大小、方向、作用點位置隨時間的變化，獲取實際點火方式下火箭發動機推力矢量輸出特性，對實現航天器精確的軌道和姿態控制具有重要意義。

對于矢量力測量，國外先后研制過多種結構的六維力傳感器，如積木式結構六維力傳感器、三垂直筋結構六維力傳感器、雙環形結構六維力傳感器、筒形六維力傳感器、四垂直筋結構六維力傳感器、十字結構六維力傳感器，環形結構六維力傳感器、微型圓柱形六維力傳感器、雙頭形六維力傳感器。……