1、Q.I 中华人民共和国航夫工业部部标准QJ1045-86 固体火箭发动机推力测量规范1986-09-09发布1987-04-01实施中华人民共和国航天工业部批准中华人民共和国航天工业部部标准QJ1D45-86 固体火箭发动机推力测量规范本标准规定了团体火箭发动机地商试车中轴向推力测量系统的设计、安装、调jt、校哥量和银作方法。测量范围z平衡段推力的:5XI02_1xI06牛顿范围内。测量的不确定度2数字测匿系统小子0.5%，模拟测量系统小于2.0% 1 推为测量系统的技术要求1.1 系统的组成如图示，包括试车架、原位校准装置和电测系统。a 数字测量系统提供试幸的正式数据。一般设置互相独立的两路
2、数字测量系统，其中路作为测量备份。b. 模拟系统提供试幸的参考数据，主要用作测量监视设备。1.2 技术要求试车架栅力传屠辖原位校推装置、传输线、数据果集与处理等仪器设备及其性能，必须符合本规范的技术要求。2 试车费一百叫百叫一二H1一问问山用川川一一日啤闹出面川剧一一问创用旧且一-lzuf阳出回电测系统图1数字测量绕与模拟测量系统示意图航天工业部1986-09-09发布1987-04-01实施-.1= QJ1045一创主要部件有s劝架、屯架.弹性约束件、涮力专戚在呆It连接件。动架和定架采用柔性连接，使动架只能新型:，11!推力持续方向移动。定架删屉1商靠架亲为的某;，并对动架起着固定和支撑作
3、用。2 .1 设计原则a. 武草架的轴向约束力1哎控制斤顿定载荷的0.2%以内。b. 横向约束怦应安装得肃1于推力楠线.一般因不苍直而形戎的夹角不得大于5。e. lt牢荣的横声1阳，唱应市;善-:.!r/下.D%郭!向力l的横向力酌冲击。而不产生扭曲变形。d. 茸丰架应有安全限;r.装置，!J.仔m:试东失常时不致造成传感器的破坏。其预留际辙应可词，试车时间隙军少布额定变形量的i骂俏。e. 尤斗架的轴线号发劝树的轴线之者的不同轴度般在0.1-0, 5mnl之间。f. i占车架I:-应t惯用测旺栋楼，以便于安装对准。2.2 弹性约束件在满足对芦附件:要求的前提下，弹性约束力要小，以提高试车架的分
4、瓣串2.3 测为传感器-般选用粘贴应变式传感稽。a. 应);求避免.，陀、Jt既使用传应(Fab. Lf乍范r，;在达1满量耗的80%左右，当街120%横量理的过载时，传感德性能不应发生变化。c. 11有条件的情况下，y.对传感梧的工作温度范围进行怜制，以战少温度造成的误差。d. 输入较出阻抗一般选60、120、240、350.1。e. 性能指标z不确定度小于n.2%;初始零点小f1 % FS 热零点漂移小于(-.(;15%FS/oC; 热灵敏度飘移小于(l.01 %尸C;f. 每次i走车前应对所用的共感椿进行性能筛选，优先选用不确定度小，稳定性好的传感器。2.4 连接件测力传感器间端安装上连
5、战作后，应不影响传感梧的坠能，把要求测量系统具有高频响应时，传感梅与连接中采用刚性安装。5 原位校准装置主要设备有如准hff咳，挝、激励屯圳、力据i以及测量传感器输出的仪器(如数字电压表)等。其主要作用是使;占f.架在实际可丰时产生的变形及f，!，!J测力传感器上的力具奇再现性。3.1 -般技术要求a. 原位装置的不确定度小f0.13币，该值不得大于力传感器不确定度的二分之。b 所加的校准力J，1.- r J ;_Z动机的抗力轴线某本玫，二者的不同输度要严加精制，-2-QJ10稍一86般在O.1-0.5mm之间。e 力值校榷级数，般不少于5级，总数据点不少于30个。d. 校推工作完成后，原位校
6、楼装置应与动架脱离。e. 试车过程中，应对原位校推装置不能拆除部分采取保护性措施，防止因il.车而产生过热、冲击、振动或其它原因而造成破坏。3.2 标准为传感髓a 选用的标准力传感器不确定度小于o.05% , .期稳定性z半年应小于0.05%。h 初始零点小于1%15, 热零点漂移小于o.003% ISrC; 热灵敏度模移小子。.025%15尸C，C. 王作1If酒应在满量程的80%左右。d. 储存条件、温度20士20C，湿度小于60%RH。e. 检定周期为半年-f 标准力传感器的力值应能溯源到国家基准，且力值传递不超过两级-3.3 激励电源电源精度不低于0.05%，电l王调整事小于满量程的0
7、.01%，纹被电J直不大于横量程的。.01%。电王值可调，以满足不同阻值传感器的需要。3.4 撞准力漂要求加力平稳，其波动度不大于0.05%(波动力值与所加力值之比)。3.5 测量仪器不确定度小于0.01%。4 电测系统4.1 工作环境和动力电源配置4.1.1 工作环境a. 电测系统的周围严禁有强电磁场干扰。b. 电测系统的环境温度应控制在20士50C，湿度应控制在50-80%RH (传输线除外)。4. 1. 2 动力电源配置a. 电测系绕的供电网路应和其它动力设备及照明设备供电网路分开配置。供电系统必须设置保护接地。b. 同一电测系统的各部分3应由同一台交流稳压电源集中供电。电源的负载配置必
8、须保证在系统推力校准和发动机试车过程中，不存在其它阔歇性负荷。C. 交流稳lE电源的稳!五精度优于0.2%，电压调整率优于蹒量辑的0.5%，正常负荷应在其标称值的70%左右，一般应具有隔离瞬时电lIl忡的功能。4.2 电锺配置a. 传输线采用多45屏蔽电缆，屏蔽属在测量提置一侧单端接地。-3一。Jl精-86b. 信号传输电缆应和动力电缆及其它大功率，高频的传输电缆分开敷设。C. 正确使用屏蔽和接地技术，使电噪音战至最小。般设诗时要考虑使整个测量系统(包括传感帮、电子设备、传输电缆和中间转接柜等)形成一个完整的屏蔽网。d. 传输线必须用封闭式焊接接插件进行转接，不允许果用1直接、绞接方式。接插件
9、与芯线的接触电阻不应大于O.02Q。e. 传输电缆各芯线之间，芯线与屏蔽层之间以及传输电缆与接插件外壳之间的绝缘电阻不应小子500MQ。f. 传输电缆-般配置六线制，条件不具备时可配置四线制。4.3 癫字测量系统推力测量的数字测量系统一般由信号惆节器、放犬器、低通滤波器、采集装置，计算机组成，或者自信号调节器、放大器，低通滤波器、高精度数字电ll!表配打印机组咙。4.3. 1 信号调节器一般包括传感器、激励电源和零点平衡调节装置。4.3. 1. 1 激励电源a. 须用直流tll压电源，激励电压按拥l力传感器标称值提供。b. 不确定度小子。.01%，纹波电压不大于满量程的0.01%(P-P).
10、C. 每一个推力测量通道应由一个独立的恒lE电源激励。4.3. 1. 2 平衡装置该装置中的电阻元件和调节电位器应选用高质量、高萄定性的元件。调节那位应放置A视尧内部，用绝缘起子调节。4.3.2 前置政大嚣a. 不确定度小于0.05%。b. 交直流共模抑制比大于120db(R,= 1 KQ) 0 C. 增益分档可调。4.3.3 滤波器4.3.3.1 低通洁波推要求频率特性好、具有一定抑制串，共摸干扰的能力，共摸抑制l比大于120dbo4.3.3.2 滤波器的截止频率f，的选择原则如下.使用滤波器的目的是为了抑制记录数据中不感兴趣的机械的或电气的干扰成份，以便提高数据的分析质量。选择滤波器的频率
11、，首先要n，手需要抑制哪些布害频率的干拢，并开清这些干扰信号的基频是多少，然后使磁波器的截止频率为干扰频率的1/5-1/3即可。a. 如要抑制点火瞬间台架振荡频率对推力一时间曲线的上升段戎下降畏的干扰肘，则滤波器的截止频率应小于台架振苦奋频率的!/5, b. 如对市电干扰进行抑制肘，则截止频率应小于市电干扰基频的1/3-1/5，C. 如对其它干扰进行抑制忖，则应根据干扰源的频率来选取截止频率，d. 在特殊要求情况下，可用选颜磁波器，4 QJ104-8B e. 如有两种以上干拢信号存在肘，应分析情况，以滤掉主要干扰信号为原则。4.3.4 数字来集篝置a. 荤据速率不低于20KHZ，b. 分辨率不
12、少于12位(包括符号位), C. 满量平毫不确定度IJ、于:O.05%4.3.5 采样率采样速率的选取一般应根据发动机正作时间的民短，推力信号的变化速率和计算机内在容量及功能而忘。其选取原则如下=a 由于般采集装置满足不了变速采样的要求，所以般为m速采样，b. 采样率f.应为推力信号最大频率的5倍以rc.4.3.6 时标a. 不确寇度小于10-5 , b. 肘标记录间隔1按下式计算61=丁干一(营)4.3.7计算机a. 要求配置中央处理器为8位以上的计算机系统，b. 内存容量不少于32K，外设功能齐全(具备外存，!W.示，打印，绘图等ht 计算机的接地应按制造厂家的技术要求做。4.3.8 数字
13、电压寝a 分辨率不但f5位奇效数字报示gb. 不偷走度小于0.05.%;C. 具备带微机或打印机接口。4.4 模拟测量装置一般由信号调节器放大量骨、示披恭组成。4.4.1 信号调节嚣同4.3.1 4.4.2 放大器不确定度小fO.l%，其余同4.3.2。4.4.3 呆望自器a. 振子的不确定度小于1%J b. 振子的截止频率按滤披器的截止频率选取，c 记录相纸速度根据发动机工作时间长短选取，选取时以相纸分辨率足够高和便于处理为原则，以下速度可参考z工作时间工作时间d. 凸变速记录中，。ta10S时V=100-500mm/s101，时vloomm/s推力一时间曲线的七升段和下降段相纸迪度接100
14、-50创刊选取平5-。Jl0耳5-86衡段相纸速度按50mm/0;:左右选取。4.4.4 re寸标8. 不确定度小于10-5; 以外界时标频率的选取使下式计算:ft=;(I/哺HZ)式中v 一相纸速度单位mm!t;-相纸分辨率，一般取问O.5或lmm5 安装调试方法与系统捡定5. 1 试车架安装调试准备5. 1. 1 传感嚣检定筛选5. 1.1. 1 推力传感器检定设备8. 标准拥l力机不确定度应是被检定传感器不确定度的1/3-1/5。标准测力机的力值能溯源到国家基准，旦传递不超过两级。b. 记录设备的不确定度应是传感器不确定度的1/5-1/10。C. 激励电源不确定度应是传感帮不确定度的1/
15、5-1/10。5. 1. 1.2 撞定操作规范推力传感器的检定按部标准QJI082-86应变式力传感器特性与试验规范的规定进行5. 1.1.3 传感嚣的筛选按试车妻求选择传感器的型号、规格。对经验收后符合技术要求的传感稽，还应进行筛选。筛选原则如下.8. 不确定度小，稳定性好的传感器优先使用。b. 在满足不确定度和稳定性要求的前提下，尽量选取多路输出力传感撂，以减少测试系统并联而带进干扰。5. 1. 2 试车架准备8. 按照图样核对、检查所有零部件是否齐全。b. 按设计要求对试车架零部件进行清洗。5. 1. 2.1 试车架的安暴要求8. 试车架推力轴线与承力面的不垂直度应小于O.5m血。b.
16、安装测力传感器、原(.校推装置时，应有监视设备。C. 一般试牢架安装时应加预紧力。d. 安装完毕后，松开试享架上所有限位装置，全面检查各部件状态是存符合设汁妻求。5. 1. 3 测量系统准备工作5.1.3.1 数字测量票结准备工作-6-QJIO(8-86 a. 把标准力传感器和测力传感器与缸录和测量系统连接起来。b. 测量装置按说明书规定时间预热。C. 用不确定度小于放大器不确定度的电j王源对测量装置的零点增益进行栓在，il1差不超过满量梧的土0.1%。d. 按传感器的激励电压标称值1月节撒励电ll!。e 待传感器通电预热满足使倒要求后，进行零点平衡调节。调节后在ADC(愤l数转换器)输，、端
17、观测到的系统零点儿包括噪声)不应超过ADC横量程的士0.1% 5.1.3.2 模拟测量装置准备工作a. 根据传感器满量程输出大小选择好相适应的振子。b. 按照说明书调节振子的俯仰、偏斜角度，使光点最小，亮度最大。c 把电缆编号与振子排列对应连接起来。d. 安排好相纸1:曲线排列顺序基线、信号线、时间统一信号、时标。待t述准备工作完成后，关凯待命。5.2 系统调试将模拟发动机装在试车架上，连接数字测量系统进行测试。a. 预加三次最大力值(额定推力的120%)，每次退回到零点后记录传感器零点输出b. 从零淫级慢加载如J最大技推力值，再遥级退回到零，投准三个循环。C. 校准加、卸载时，不允许进程中有
18、回程，回程中有进程。d. 每级加，卸载稳定后进行记录，然后进人下一级操作。e. 校准级数不少于五级，放据不少于三十个。f. 接照Q128-87压力传感报静态精度计算方能和那标准固体火箭发动机测量不确定度的评定对校推数掘进行处理。计算出系统的性能和不确:度Jg. 设t要求系统的重复、滞后、线性均不超过饥2%，不确定度不大于0，35%。如f项结果不满足要求，须分析、查找原因进行改进，然后贡新调试校雄。b. 在原位校准时，对应各级校推力值测量民享架变形量，验证袖向间。度是否满足设计要求。i. i测量试车架，台架的固有频率，并计算阻尼比，验证其烦响特性是否满足设计要求。j. 调试完成后，先将限位装置铺
19、紧，再将模拟发动机卸下。5.3 系统栓定系统检定是为了定期测量系统的稳定性，估算测量系统能满足性能要求的周期，并用来检查系统不确寇度变化趋势。系镜橙定不包括传感器检定。a. 系统的短期稳定性由经常性的检定确定。检定周期至少等于试丰前，试车后顾位校雄所间隔的时间。一7一QJU45-86 a. 经常运行相对稳定的系统，其检定周期视系统性能带足使用要求的时间而定，一般不超过一年cb. 检定记录应永远保存。5.3.1 数字测量系统的检定a. 具体操作规程按有关检定规程进行。b. 每次的检定操作方法及检定程序均应一致。5.3. 1. 1 检定原始记最内容a. 通道号。b 通道增益。C. 滤波器截止频率。
20、d 检定原始记录3e. 检定日期、环境条件。f. 检寇记录者签名。5.3. 1. 2 栓定结果系绕的不确定度小于0.2%者可参加试草棚Jt.否则应予维护。S 试车操作方法6. 1 发动机的安莓发动机在t车架1的安装应严格遵守安装工艺规程，安装工作完成后，松开试车架限位装置，检查发动机的安装是存给试幸架带来不利影响，如确认系统正常.l下j，(车架的状态参数。6.2 原位预校准推力测量系统的预校准是为了检查测量系统在试车状态下其性能是否满足试车要求。预校推数据不作为试车数拖处理的依据。推力测量系绕的预校准应在式车前正试校推之前进行。6.2.1 数字测量系统当力源加载至额定推力120%的力值稳定后，
21、调节系统增益，使之在50%-80%A/D满量程范围内工作，然后卸载至零。这个过程进行三次。原位预校准的操作方法按5.2中的a、b，c. d. e、f进行.校准过程中，系统的工作状态必须固定，不允许进行调节。6.2.2 醺拟测量来统当力源加载至额定推力120%的力值稳定后，调节模拟测量系统增益，由世示Ilt高度达到J最大记录幅度的2/3-4/5。然后卸载至零。这个过程进行三次。校准操作方站按5.2中的b，c , d、e、f进行。如果摸拟测量系统校准结果的不确定度大于2.0%，则需分析、查找原国，采取改造措施并重新校雄。6.3 试车前原位校准-8 QJ1045-86 为了检查经原位预校稚的推卸测量
22、系统的稳定性，于i茸幸的当天必须进行试幸前原v:校准，校推数据作为试车数据处理的依据。数字测量系统的原位校推按6.2.1进行。模拟测量系统的原位校准按6.2.2进行经过试车前原位校准的推力测量系统进入待试状态，除传感器的零可进行平衡调节外，其余均需保持稳定。6.4 点火前的来统检查a. 察看试幸架限位装置是否松开，并调整到所需位置七。b. 检查试车架是否有长死和不对中等情况。C. 检查各测试系统工作状态是否正常。经检查如无异常情况.ftp进入正式试车理序。6.5 试车后的要求6.5.1 试车后的操作a. 测量装置记录零点。b. 检查试车架有无异常现象，并作外观检查记录。C. 必要时进行试车后的
23、原位校楼。d. 多发连试时，如经检查系统状态正常，即可进入下一发试幸程序待最后一发i式丰后再进行原位校准。6.5.2 试车后的原位校准为了检查推力测量系统在发动机E作过程中有无异常变化，正常的校准数据与Jt车前的原位校推数据的平均值作为试车数据处理依据。试车后的原位校准工作应尽快进行，最;:B，不得超过十六小时。e. 校准操作方法同6.2.1和6.2. 2 b. 者岚车前后两次校准结果的不确定度相差超过0.2%，须分析原因，并以试车前的校准数据作为t车数据处理的依据。C. 对b项分析，检查的原因须写入校推结果的说明中。7 数据处理试车前、后1在位校推数据和试车数据需进行数据处理。三者必须记录在
24、同一设备/c。7.1 原位校准数据校准数据直接用以衡量试车数据数值的大小，因此与i茸牢数据同等重要。a. 对于战术导弹用发动机，必须以试车前后原位校推数据的平均值作为试车数据处理的依据b. 对于战略导弹用发动机，应尽可能以试车前后原位校推数据平均值作为试车数据处理的依据。C. 试车前后两次原位校准结果的不确定度相差超过0.-2%肘，以试车前的j位校准数据为试车数据处理的依据，并对试车后校推数据进行分析。7.2 数字测量票统校准戴据日QJ86 a. 每一级技推中的采点数乎少于二十个，记录值为其算术平均值。b. 校J量数据按QJ28-81压力传感器静态精度计算方IH和固体火箭发动机测量不盼定度的评
25、定计算系统性能和不确定度.模拟测量系统核准.据a 每一级校推取点数不少于三点，数据处理时取其平均值。以按校准级数分段求出校准系数k，(第1级的校推系数)。ki= I+l-; =百7( KN/mm) 式中F.一一第1级校准推力值(KN)日i一第1级校推推力值对应的曲线平均绝对高度(mm)C. 曲线处理用的长尺分辨率不低于O.02mm，如l读误差不超过:t, 1咀由。7.4 原位校准记录内窑a 被扭l发动机名称、代号，b. 校准类型(预校准、试车前校堆试车后校准)0 C. 被校楼的通道号。d. 被校准参数名称。e. f专J感苦苦类型、编号。f. 传感器桥!王。g. 系统槽益。b. 校推原始数据。1
26、. 校准日期、时间、环境条件。J. 记录人员签名7.5 校准曲线相纸上应记明下列内窑a. 被测发动机名称、代号b. 佼准类型(预校准、试车前、屑校樵)。C. 示波器名称、编号。d. 被授准参数名称。e. 传感器类型，编号。f. 传感器桥i王、桥路电流值。g. 校准日期、时间、环境条件h. 示蓝器操作者签名。7.6 试车数据处理试车数据核试车任务书和Q11047-86固体火箭发动机压强一时间、推力时间数据处理规范进行处理。7.6.1 .字测量系统数据处狸a. 试车记录的起始零线和终止零钱之差不超过试车前校推漏量稳记ik值的土o肘，应以起始零线和终止零线的算术平均值作均试车数据处理的零钱。如不满足
27、该条件，必须根10 QJ1045-8S 据具体俏况进行分树、处理。b. 级lt积分A般采用矩形近!rllh。用以积分的原始佯点精度按4.3. 5的规定计算。C. 反被曲线所需样点密度?牛般不超过积分样点密度的1/10.当需将推力上升段或F降段展开肘，所:可样点密度一般不超过1000点/秒。7.6.2 模拟测量累统曲线处理a. jJ:车记录的起始零线和终止军线之差不超过试车前校椎横量程记录值的士0.3%时PiL(也恰零线和终lr零线的算术平均值作为试车数据处理的零线。如不满足该条件，必须根据具体情况进行分析、处理，b. 曲线职分采用分段冉形公式站。C. 曲线处月1采用分段忻线搭。钱段的划分以校推
28、级数为雄，校推系数k.按7.3.b中的公式给出。d. 测量曲线高度时要垂直于基线。e. 曲线k任取网点间的非线性误差不大于O，5mm。f. 111:线里有规律波动时，离度按中线(戎中点)测量，当波动出现在最大憧处且无规律时，高度按最大点测量3g. 记录曲线饺粗时，应取其中线(上下边缘平均值)为测量某准。h. 除特征r.i.外，段点应取在时标的整数格k。1. 同一试车记录的几条曲线，取点古A时间k必须严格对应。7.7 试车报告i式车报告按QJl004-86 固体火箭发动机试车程序和有关部门的规定编写。8 资料归档按QJ1004-86 固体火箭发动机试丰程序将传感器检定、推力测量系统调试.系统予校准、试车前后即位校雄、jJ:丰等数据及试车报告全部资料归档。附加说明z本标准由航天都七0八所提出。本标准由航天部问院阴。一站编写。-11-
