基于双光束干涉原理的微小推力测量系统实验研究

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1、第40卷第5期2014年10月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．40．№．5Oct．2014基于双光束干涉原理的微小推力测量系统实验研究黄子惟，田松岩，商圣飞(北京航空航天大学，北京100191)摘要：微小推力测量技术是微推进器研制的关键技术之一，是微小卫星技术发展的重要支撑。为了发展更高精度的测量系统，基于双光束干涉原理，提出了一种新的高精度光学微小推力测量方法，设计并搭建了一套测量微小推力的实验装置。进行了三次标定和测量实验，探索和总结出微推力测量的经验和方法，并对测量系统进行改

2、进。实验结果表明，该测量系统使用方便，能获取实时推力曲线，最大测量误差1．86％，测量精度已达到现有推力架的测量精度，但没有达到双光束干涉原理的理论精度要求，在未来有较大的提升空间。关键词：微推进器；微小卫星；双光束干涉；推力测量中图分类号：V433．9—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2014)05—0080—06Experimentalinvestigationonmicro--thrustmeasurementsystembasedondouble--beaminterferenceprinc

3、ipleHUANGZi-wei，TIANSong-yan，SHANGSheng—fei(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Themicro—thrustmeasurementtechnologyplaysakeyroleinmicro·thrusterdevelopment，whichistheessentialtechnologyofmicro—satellite．Todevelophigh—pre

4、cisionmeasurementsystem，anewhigh-precisionopticalmicro-thrustmeasuringmethodbasedontheprincipleofdouble—beaminterferencewasproposed，andamicro—thrustexperimentaldevicewasfoundedaswell．Throughthreedifferentcalibrationandmeasurementtests，someexperiencesandmethods

5、ofmicro—thrustmeasurementwereobtainedandsomemeasuringfacilitieswereimproved．Theexperimentalresultshowsthatthemeasurementsystemcanacquirethereal—timethrustcurveandisconvenientforoperation．Itsmaximummeasuremente邛oris1．86％．Themearuringaccuracyisuptotheprecisionof

6、existingthrust—flamemeasuringequipment．However，themeasuringprecisionisstillbelowthetheoreticprecisionofprincipleofdouble—beaminterference．Keywords：micro—thruster；micro—satellite；double-beaminterference；thrustmeasurement收稿日期：2014—08—13；修回日期：2014—08—29作者简介：黄子准(1

7、992一)，男，学士，研究领域为飞行器设计第40卷第5期黄子惟，等：基于双光束干涉原理的微小推力测量系统实验研究810引言近年来，微小卫星以其体积小、质量轻、成本低以及研制周期短等优点，广泛应用于通信、遥感以及军事侦察等领域，成为卫星工程发展的重要趋势之--11。21。适用于微小卫星的微推进器技术也迅速发展，先后出现了推力为几微牛至几牛之间的脉冲等离子体推进器、微波等离子体推进器以及霍尔微推进器等㈣。在微推进器的研制和性能改进过程中，精确测量微推力是十分关键并富有挑战性的经典难题161。测量小至毫牛甚至微牛量级的推

8、力，易受各种因素的干扰，测量难度要比常规推力大得多。目前的微推力测量方法有通过力传感器的直接测量【7_10】和通过羽流动量通量测量111-14叽种方法。现在测量微推力的方式主要是通过推力台架，将施加于推力台架的微推力放大、转化，以实现测量。通过羽流测量的方法并不直接测量推力而是测量气动力，但是由于靶面结构影响流场，对测量结果的影响较大。尽管推力测量技术已经发