本方法适用于推力大小在（0.5~1000）mN范围内的可用三丝扭摆推力测量装置测试的电推进推力的测量。 术语定义 下列术语和定义适用于本规范。 3.1 三丝扭摆推力测量装置 三丝扭摆推力测量装置主要由三根扭丝悬提的水平横梁、配重、位移传感器、阻尼器等构成，通常用来测量平均推力或稳态推力。 4 概述 4.1 原理 三丝扭摆推力测量装置是基于三丝扭摆和光杠杆放大原理进行推力的测量。在真空环境中标定时，砝码校准装置作用在扭摆平台上的作用力方向水平，通过记录扭转平台的偏转位移，得到推力与位移之间的线性管线，实现对推力测量系统的标定；在真空环境中测试时，推力器作用在扭摆平台上的作用力方向水平，通过得到的位移并结合推力与位移之间的线性关系，实现对推力器推力的测量。原理框图如图1所示。 图1　三丝扭摆推力测量装置原理框图 如图1所示，为扭摆偏转角；为光斑位移；F为推力器产生的推力；为悬丝长度；为推力相对于扭摆中心的力臂；G为摆盘、推力器和配重总质量；R为悬丝到扭摆中心的距离。 根据几何关系可得偏转位移与偏转角的关系： (1) 根据扭矩平衡原理可得力与偏转角的关系： (2) 由式（1）、式（2）可得推力F与光斑位移的关系式： (3) 当偏转角时， (4) 此时， (5) 由式（5）可以看出，在一定的测量条件下，当偏转角在10°以内时，推力F与光斑位移成正比。 4.2 构造 三丝扭摆推力测量装置主要由摆架结构、激光测距仪和砝码校准装置构成。 4.2 用途 三丝扭摆推力测量装置主要用于测量霍尔推力器和离子推力器推力的测量装置。 5 校准环境 5.1 环境条件 a)环境温度：22℃±2℃； b)相对湿度：45%～55%； c)供电电源：(220±20)V，(50±1)Hz； d)周围无影响正常测试的电磁干扰和机械振动。 5.2 校准用设备 测量所用仪器设备应经过计量技术机构检定（或校准），满足测量使用要求，并在有效期内。测量用主要设备及性能要求如下： 1)三丝扭摆推力测量装置 推力测量范围为（0.5~1000）mN，推力在（0.5~5）mN范围内，最大允许误差±1%FS，推力在（5~1000）mN范围内，最大允许误差±1%。 2)真空环境模拟装置 极限真空度：1E-5Pa。 3)激光测距仪 激光测距仪的有效位移范围为（100±35）mm，分度值为0.07mm。 4)标准砝码 砝码等级应为F1级及以上。 5)升降推杆 升降距离应为300mm，升降速度为50mm/s。 6 校准项目和校准方法 6.1 校准项目 电推进器推力 6.2 校准方法 将电推力器固定在三丝扭摆推力测量装置的一侧，同时使用配重块将扭摆平台两端配平。当推力器工作时，产生的推力会使扭转平台发生偏转，通过激光测距仪记录偏转位移，利用标定好的推力与位移之间的拟合关系，反推出推力的大小。 6.2.1 安装 须将三丝扭摆推力测量设备在真空模拟装置中进行安装。 （1）将三丝扭摆推力测量系统放入真空模拟装置中安装。系统必须包含三丝扭摆推力测量装置、激光测距仪、升降推杆、标准砝码等。 （2）确认被测电推进器推力所属档位【（0.5~5）mN档位，（5~100）mN档位，（100~1000）mN档位】，并将对应档位三根扭丝进行悬紧，保证三根扭丝长度误差不大于1%； （3）扭摆台左右两边分别放置电推力器与配重块，保证悬吊的摆台水平度优于3‰，（0.5~5）mN档位摆台总重不大于15kg，（5~100）mN档位摆台总重不大于20kg，（100~1000）mN档位摆台总重不大于35kg； （4）在升降装置处加挂所选档位范围内的5个砝码（砝码最终可覆盖到档位最小值、中间值以及最大值），升降推杆升降位置处于原点处为工作状态正常，否则须调整至升降位置原点处； （5）激光测距仪、升降推杆分别穿舱与推力测量装置测控机箱连通，通电肉眼判断激光测距仪、升降推杆工作状态，激光测距仪发射出激光视为工作状态正常，升降推杆不发生升降视为工作状态正常； （6）电推力器穿舱与外部控制机箱连通。 6.2.2 标定 电推力器点火前须对推力测试设备进行标定。 a)关闭真空舱前，分别检查推力测量设备、电推力器与舱外测控机箱连通且通电正常； b)关闭真空舱，对真空模拟装置抽真空，真空度低于1E-3Pa时，保压； c)推力测量装置测控机箱通电，激光测距仪通电，升降电机通电，预热3min。 d)软件中设定升降推杆向上升起6s，点击确认； e)升降推杆升降停止，砝码均静置于升降托盘中，摆台不受力，等待摆台稳定，点击上位机软件上激光测距仪开机按钮，激光测距仪工作，软件上激光测距仪电压曲线稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存； f)改变推力状态，软件中设定升降推杆下降5s，点击确认； g)升降装置处前一个砝码挂起，待摆台稳定后，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存，电压曲线稳定时出现非水平情况或电压值超出（-5V~+5V）范围内视为测量异常，须停止检查； h)改变推力状态，软件中设定升降推杆下降4s，点击确认； i)升降装置处前两个砝码挂起，待摆台稳定后，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存，电压曲线稳定时出现非水平情况或电压值超出（-5V~+5V）范围内视为测量异常，须停止检查； j)改变推力状态，软件中设定升降推杆下降3s，点击确认； k)升降装置处前三个砝码挂起，待摆台稳定后，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存，电压曲线稳定时出现非水平情况或电压值超出（-5V~+5V）范围内视为测量异常，须停止检查； l)改变推力状态，软件中设定升降推杆下降2s，点击确认； m)升降装置处前四个砝码挂起，待摆台稳定后，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存，电压曲线稳定时出现非水平情况或电压值超出（-5V~+5V）范围内视为测量异常，须停止检查； n)改变推力状态，软件中设定升降推杆下降1s，点击确认； o)升降装置处前五个砝码挂起，待摆台稳定后，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存，电压曲线稳定时出现非水平情况或电压值超出（-5V~+5V）范围内视为测量异常，须停止检查； p)将以上六组测试数据进行力与电压的关系拟合得出线性关系。 6.2.3 测试 a)软件中设定升降推杆上升6s，点击确认，升降推杆将砝码全部托起，装置处于不受水平拉力状态，等待装置稳定，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，视为推力测量装置稳定； b)电推力器通电点火，等待工作稳定； c)待摆台稳定后，软件上激光测距仪电压曲线水平稳定不变时，点击采集按钮，采集数据并保存，电压曲线稳定时出现非水平情况或电压值超出（-5V~+5V）范围内视为测量异常，须停止检查； d)重复以上操作五次后，取电压平均值，并通过软件上已知的力与电压的线性关系计算得出推力大小。 7 测试结果 测试结束后应给出测试结果