硕士中期答辩PPT

1、北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 中期检查报告中期检查报告 真空羽流试验模型几何测量与误差校准真空羽流试验模型几何测量与误差校准 学号：学号：ZY1115113ZY1115113 学学 生：生： 侯晓林侯晓林 导导 师：师： 张建华张建华 班班 级：级： ZY11151 ZY11151 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 目录目录 1. 本课题研究意义 2. 本文的总体研究目标和主要研究内容 3. 本课题研究计划进度表 4. 拟采取的研究路线 5. 已完成工作介绍 6. 学分完成及论文发表情况 7. 下一步计划和工作 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院

2、宇航学院 本课题研究意义本课题研究意义 获取发动机真空羽流及其效应的有效数据是开展地面模拟羽流试验的目的，而得到高 精度的试验数据，首先需要保证发动机与试验模型之间的几何位置与设计位置保持一 致。然而，由于真空羽流试验中发动机与试验件常为不规则形状，安装紧凑而又难以 精确测量，试验对其空间几何的精度要求又高，试验过程中几何位置又无法调整，所 以对发动机和试验件及其之间的相对几何位置加以精确测量并校准尤为重要。 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 本文的总体研究目标和主要研究内容本文的总体研究目标和主要研究内容 1. 分析人员进出舱对测量的影响。 2. 对试验台架进行误差分析，给

3、出测量的误差校正模型。 3. 搭建发动机试验件对中测量系统。 4. 针对测量系统开展小实验，并与仿真结果进行对比，标定测量系统误差。 5. 制定规范的试验前对中测量时序，标准化、规范化。 本研究，旨在通过误差分析和误差校准模型的构建，补偿原理性误差； 通过搭建对中测量系统，来达到缩短试验准备时间，提高试验效率，减小 实验成本，获取更加准确实验数据的目的。 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 本课题研究计划进度表本课题研究计划进度表 时间节点时间节点主要任务主要任务成果及考核指标成果及考核指标 2012.062012.10 资料收集，了解发动机对中 测量的国内外发展情况，确 定研

4、究方向 大型羽流试验舱设计及有限 元分析已被北航第九届研究 生学术论坛录用 2012.112012.12 总结归纳资料，深入了解几 何测量和误差校准的国内外 发展现状 撰写出文献综述和开题报告 2013.12013.4 阅读文献，参与实验室试验 工作，总结归纳试验过程中 的实际问题 真空羽流效应试验中火箭发 动机试验件的几何测量误差校 准分析研究分别已投向“三 网会议”和本届研究生学术论 坛，处于审稿阶段 2013.5 学习ANSYS软件，对试验模 型进行结构变形分析 得出人为因素对试验台架系统 影响可以忽略的结果 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 本课题研究计划进度表本课题

5、研究计划进度表 时间节点时间节点主要任务主要任务成果及考核指标成果及考核指标 2013.6 阅读文献，搜集资料，调研 设备器材 硕士学位论文中期答辩 2013.72013.9 实验室设备购置、安装及调 试，试验工装设计、加工及 装配调试 构建试验台架测量系统，期待 发明专利 2013.102013.11 完成某型号发动机数值羽流 仿真，开展验证测量系统小 实验 相应的发动机试验件几何测量 系统误差分析方面的文章1篇 2013.12阅读文献，课题结题硕士学位论文毕业答辩 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 拟采取路线拟采取路线 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院

6、已完成工作已完成工作 5.1舱内羽流试验台架位移误差分析 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 羽流试验台架模型简化羽流试验台架模型简化 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 羽流试验台架简化模型的结构变形分析羽流试验台架简化模型的结构变形分析 双边施加重力载荷结构变形云图双边施加重力载荷结构变形云图 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 羽流试验台架简化模型的结构变形分析羽流试验台架简化模型的结构变形分析 单边施加重力载荷结构变形云图单边施加重力载荷结构变形云图 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 羽流试验台架简化模型的结构变形分析羽

7、流试验台架简化模型的结构变形分析 分析结果如下表： 施加载荷XYZ合位移变形 双边施加0.556e-3mm0.215e-4mm0.656e-3mm0.566e-3mm 单边施加0.562e-3mm0.185e-3mm0.131e-2mm0.114e-2mm 通过以上云图和图表数据比较可知： 进舱工作人员因双侧站立导致试验台架的结构变形比单侧站立小得多； 舱内因人体重力因素导致的变形，在竖直方向上更为明显； 人体重力因素对试验台架的变形最大也不过0.114e-2mm，在试验精度不 高于0.1mm的情况下，可以忽略人体重力因素对试验的影响； 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 5.

8、2发动机模型对中原理研究发动机模型对中原理研究 发动机试验件对中就是对发动机试验件和羽流参数测量装置的相对几何位 置加以精确测量并校准的过程。试验时发动机试验件安装在光学平台上，羽 流参数测量装置安装在三维移动机构上，试验过程中光学平台固定不动，三 维移动机构随工况移动，通过三维移动机构的移动，确定羽流参数测量装置 与发动机模型的相对位姿。考虑到发动机试验件相对羽流参数测量装置的位 姿安装误差和不同工况下羽流参数测量装置移动前后的位姿误差，微小的位 姿误差会带来大的羽流参数测量误差，误差计算和补偿是必不可少的。 需要确定的几个测量条件：三维移动机构Z轴竖直放置；三位移动 机构三个轴两两垂直，并

9、固定牢靠；光学平台水平。这样可以将测量模型 简化，方便分析计算。 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 发动机位姿校正模型发动机位姿校正模型 发动机安装后，首先需要校正发动机模型的位姿，通过调整发动机试验件的俯 仰与偏航，保证发动机试验件轴线与三维移动机构y轴平行，这样，羽流测量装置 沿y轴方向移动过程中，数据点不会漂移，能够准确实现各个工况物理量的测量。 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 发动机位姿校正模型发动机位姿校正模型 12 2 12 2 x 12 2 | arctan | arctan | tanarc ss FO ss FO ss OF y y x

10、北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 羽流参数测量装置相对三维羽流参数测量装置相对三维T轴中心偏距和轴中心偏距和y向距离向距离 的校正模型的校正模型 解方程组得： 2 1 2 1 1y 1 2 1 2 1 1 y1 tantan cos 1 cos 1 tantan cos 1 cos 1 tantan cos 1 cos 1 cos 1 cos 1 tantan ii ii iii ii xi ii ii ii iiixi sa l sa d tan cos 1 cos 1 tan y y ixi ixi sal sad 当i0，i+1时 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航

11、学院宇航学院 不同工况间位移误差补偿校正模型不同工况间位移误差补偿校正模型 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 不同工况间位移误差补偿校正模型不同工况间位移误差补偿校正模型 d l d ldy l l d ldx OO OO arctansin arctancos 22 22 l d l d ldy l d l d ldx ii OO ii ii OO ii arctansinarctansin arctancosarctancos 1 22 1, 1 22 1, cos1sin sincos1 dly dlx BB BB iiii BB ii iiii BB ii dly d

12、lx coscossinsin sinsincoscos 111, 111, 北京航空航天大学北京航空航天大学 宇航学院宇航学院 学分完成及论文发表情况学分完成及论文发表情况 学分完成情况学分完成情况论文发表情况论文发表情况 侯晓林侯晓林,张建华,王文龙,蔡国飙，大型羽流试验舱设计及有限元分析J. 北京航 空航天大学第九届研究生学术论坛, 2012: 第201-213页.（已发表） 侯晓林侯晓林，张建华，凌桂龙，贺碧蛟，蔡国飙，真空羽流效应试验中火箭发动机 模型的几何测量误差校准分析研究C.中国宇航学会固体火箭推进专业委员会第 三十届学术年会暨中国航天第三专业信息网第三十四届信息交流会/北京航空航天 大学