蒙特卡洛法在发动机推力测量不确定度评估中的应用

2021-06-30耿卫国朱子环

计算机测量与控制 2021年6期

郑科, 耿卫国,朱子环

(北京航天试验技术研究所，北京 100074)

0 引言

发动机常被用于卫星、火箭等的精确轨道控制和姿态调整，姿轨控发动机推力矢量直接关系到卫星能否入轨以及发射任务的成败；准确测出推力矢量参数，能够为发动机的在轨工作状态提供基本依据。目前推力矢量测量有多种方案，但在我国的发动机高空模拟热标定试验中，技术和工艺比较成熟且经多次飞行验证效果显著的，是北京航天试验技术研究所投入使用的转台推力矢量测量方法[1]和该所研制的基于压电的动态矢量推力测量方法[2-3]。

无论采用何种推力测量方法，推力矢量参数都不是直接测得，而是基于一定的数学模型通过计算间接得出，前期对推力矢量不确定度的评估，是依据国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》JJF 1059.1-2012中的GUM方法，对各个具体测得量进行评估后，按照不确定度传播率计算合成标准不确定度[4-5]。但针对多个输入量和单一输出量的测量模型，作为JJF 1059.1-2012的补充文件，国家计量技术规范《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》JJF 1059.2-2012规范了一种评估测量不确定度的方法[6]，其核心内容是在建立测量模型的基础上利用对概率分布的随机抽样进行分布传播不确定度。本文基于压电式推力矢量架，在介绍其数学模型后，采用GUM法和蒙特卡洛法(MCM,Monte Carlo method)进行不确定度评估，对不确定度评估结果进行对比验证，比较两种方法的适用性。