一种电推进推力的地面测量方法

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。

主权项

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记为x₀；此处电火箭本体运动的动力学方程可表述为式：mx″+ηx′+kx＝0………………………………………(1)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；当t＝0，x′＝0时，(1)式的解为一个衰减的简谐振动：$x=\frac{F}{k}{e}^{-\frac{t}{\tau }}(\cos \mathrm{\omega t}+\frac{1}{\mathrm{\omega \tau }}\sin \mathrm{\omega t})...\left(2\right)$其中，τ为特征时间，ω为衰减振荡的圆频率，$\omega =\sqrt{\frac{k}{m}-\frac{1}{{\tau }^2}}...\left(3\right)$由于采用所述吊装装置，τ>>1，因此式中可忽略不计，由此衰减振荡的圆频率：$\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}...\left(4\right)$又因为$\omega =\frac{2\pi }{T}...\left(5\right)$其中，T为本征振动周期；所以吊装装置的等效刚性系数：$k=\frac{4{\pi }^{2}m}{T^2}...\left(6\right)$式中本征振动周期T通过激光干涉测长仪测得，电火箭本体质量m已知，即可计算得到等效刚性系数k；相对于t＝0时，电火箭本体的运动大于10个振动周期时间后，水平位移可由振幅的平均值确定，由此，根据胡克定律F＝–kx即可得出推力F。