收稿日期:2007201217作者简介:吴斌(1965-),男,硕士生导师,副教授,研究方向:飞行器结构设计。2007年12月宇航计测技术Dec.,2007第27卷第6期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.27,No.6文章编号:1000-7202(2007)06-0028-03中图分类号:V412文献标识码:A大质量飞行器质心测量方法吴斌王海峰马贵贤(西北工业大学航天学院,西安710072)摘要详细介绍了大质量飞行器质心测量的多支点称重法,针对某大质量飞行器,提出了径向测量的改进方法,算例表明,改进方法极大地提高了系统的测量准确度,可以满足大质量飞行器高准确度质心的测量要求。关键词质心多支点称重大质量飞行器MeasurementMethodofCentroidfortheVehiclewithLargeMassWUBinWANGHai2fengMAGui2xian(CollegeofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072)AbstractThemeasuringmethodofmulti2pivotweightforcentreofmassofflightvehicleswithLargemasswereindetailintroduced.EspeciallyaimatsomegivenflightvehiclewithLargemass,aim2provedmeasuringmethodforcenterofmassoftheaxialandradialwasacquired.Conclusionindicatedthatthehigherprecisionisachievablewhentheimprovedmeasuringmethodwasadopted.KeywordsCenterofmassMulti2pivotweightFlightvehicleswithLargemass1引言高准确度质量特性测量在航空航天工程中有着重要的意义。由于飞行器结构复杂,元器件繁多,一般理论计算很难准确地确定其质心的几何位置,因此必须进行实际的质量质心位置测量。目前,大型试件质心的测量主要采用多点支承质量测量法。多点支承质量测量法用3个或者更多的质量测量传感器共同支承测量台,质心是通过各传感器相对基准中心的位置求矩计算。多支点质量测量法结构简单,并可同时测量出试件的质量。选择高准确度质量测量传感器,采用一定的处理方法,测量误差仅为±0.1mm。测量飞行器(如卫星等)y,z方向的质心,可以将飞行器通过花盆安装在测量台上,在oyz平面上直接测量。测量飞行器x向质心时,由于卫星等飞行器不能水平放置,只能倾斜一定的角度进行测量,通过坐标变换求出飞行器的质心xc。2飞行器质心测量方法2.1y向和z向质心测量质心测量是通过三个质量测量传感器共同完成的。飞行器安装示意如图1所示。图中飞行器通过花盆安装在滑台上,滑台安装在测量台上,滑台可以绕ox轴转动0°,90°,180°,270°,测量台下面用三个称重传感器支撑。称重传感器在上平台上的垂直投影如图2所示。其中点1,2,3为三个称重传感器和测量©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net台的接触点,oy,oz为测量台参考轴,原点o为测量台的中心,三个称重传感器呈120°分布。设oxyz为飞行器坐标轴,点C为飞行器在平面的质心位置,根据传感器分布关系,可知各传感器位置的y,z坐标分别为y1=0,z1=R;y2=Rcos30°,z2=0.5R;y3=Rcos30°,z3=0.5R;(1)测量时,若三个传感器的实测值分别为:m1,m2,m3,则试件总质量m为m=m1+m2+m3(2)图1飞行器安装示意图图2传感器安装位置示意图根据力矩平衡原理,在平面oyz内对oz取矩,可得试件的质心yc为yc=1mg(m2gy2-m3gy3)(3)对oy取矩,可得试件质心zc为zc=1mg(m1gz1-m2gz2-m3gz3)(4)为了尽量消除系统误差,可取飞行器在相差180°的两次测量的平均值。设飞行器在0°时质心测量值为y0c,180°时质心测量值为y180c,则有y0c=1mg(m02gy2-m03gy3)(5)y180c=1mg(m1802gy2-m1803gy3)(6)式中:m02,m03,m1802,m1803———分别为飞行器在0°和180°位置测得的传感器2,3的质量,则飞行器的质心y′c为y′c=0.5(y0c-y180c)=12mg(Δm2gy2-Δm3gy3)(7)同理z′c=0.5(z0c-z180c)=12mg(Δm1gz1-Δm2gz2-Δm3gz3)(8)式中:Δm1=m01-m1801,Δm2=m02-m1802,Δm3=m03-m1803。2.2x向质心测量x向质心测量原理如图3所示。图3x向质心测量示意图在oyz平面内对oz轴的取矩求得xc=1mg(m2gy2-m3gy3)(9)以飞行器底部为测量基准面,则飞行器底部到质心的距离为L2=L3-L4(10)式中:L3———滑台或者花盆底部到测试台中心的垂直距离,m。此距离可以用标校的方法精确得出;L1=xccosθ,θ为倾角。3误差分析由质心计算公式可以看出,质心...
