固体姿轨控发动机十字型测力台设计及优化

作     者：蔡耘峰 王飞 尹春禹 李世鹏 

作者机构：北京理工大学宇航学院 上海航天化工应用研究所 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：固体姿轨控发动机 测力台 静力学分析 模态分析 多目标优化 

摘      要：为了准确测量固体姿轨控发动机的推力，设计了一种具有中心对称结构的十字型构型的十二分力固体姿轨控发动机测力台。在考虑测力台结构受力变形的情况下，建立了测力台的静力学模型，得出了测力台各传感器受力与测力台所受发动机施加载荷之间的解算公式。为评估测力台的动态性能，建立了测力台的无阻尼自由振动的动力学模型，并采用有限元仿真的方式对建立的静动力学模型进行了验证，并评估了测力台所受交联力的情况。基于所建立的测力台静动力学模型，以测力台静态灵敏度最大、测力台频率响应的幅值相对误最小为优化目标，以测力台测力杆直径及动架截面尺寸为设计变量建立了多目标优化模型，采用粒子群算法（PSO）对测力台测力结构进行了参数优化。测力台结构优化后，静态灵敏度降低了5.2%，对于频率为30Hz的交变推力，在xy平面测力的动态响应幅值相对误差降低了53.9%， x，y轴转矩的动态响应幅值相对误差降低了97.6%，z轴转矩的动态响应幅值相对误差降低了95.1%。