刘万龙，王得志，刘 硕，田国华，朱昊伟

(北京航天试验技术研究所，北京 100074)

0 引言

理想状态下，火箭发动机推力作用线与发动机中心轴线重合，但由于加工精度、高温高压燃气在喷管中的不对称流动以及喷管喉部烧蚀等原因，导致发动机推力实际作用线偏离发动机理论中心轴线，从而产生推力偏心。

火箭发动机的推力是一个空间向量，在火箭发动机工作过程中，它的大小、方向和作用点位置都是随时间不断变化的。图1是美国白沙试验中心进行RS18月面起飞发动机试验时的推力偏心数据图，从图中可以看出其推力作用点具有一定的散布性，其最密集位置距离坐标原点约1 cm。

图1 RS18发动机试验时的推力偏心数据图Fig.1 Thrust eccentricity data of RS18 engine test

推力偏心显然会影响到飞行器的飞行轨迹，可以在地面试验阶段测量出偏心力的大小、方向以及作用点位置随时间的变化，在火箭总装时，根据这些数据对发动机做出相应的调整。推力矢量也可以用来调整飞行器的飞行姿态。准确地测量火箭发动机推力的大小、方向、作用点位置随时间的变化，获取实际点火方式下火箭发动机推力矢量输出特性，对实现航天器精确的轨道和姿态控制具有重要意义。

对于矢量力测量，国外先后研制过多种结构的六维力传感器，如积木式结构六维力传感器、三垂直筋结构六维力传感器、双环形结构六维力传感器、筒形六维力传感器、四垂直筋结构六维力传感器、十字结构六维力传感器，环形结构六维力传感器、微型圆柱形六维力传感器、双头形六维力传感器。……