矢量发动机作为新一代飞行器的动力系统,可根据实际飞行需求相应的改变尾喷口的方向,进而改变尾喷流的方向以产生附加力矩,提高飞行器的机动性能。矢量推力作为矢量发动机的核心参数,对其精确测量具有重要意义。矢量力测试装置作为推力参数的输出设备,在实际测试前进行测试性能评估,检验测试性能的可靠性与稳定性十分必要。本文设计了一种空间矢量力变角度加载装置,产生不同角度的空间矢量力作用于测试装置,根据测试装置在目标矢量力作用下的输出,检验其测试性能。结合矢量发动机产生的矢量推力具有大小、方向实时变化的特性,剖析了空间矢量力变角度测试难点,明确了测试装置应满足的测试要求;对压电传感器的特性进行了分析,确定了压电测力仪的布局形式,并基于正方形分布的四支撑点压电测力仪,分析了矢量力测试原理。针对空间矢量力测试要求,设计了一种空间矢量力加载装置,具备大小可控、方向可调的空间矢量力变角度加载功能,可以实现偏航角在-25°~25°和俯仰角在0°~25°的空间域内对测试装置进行任意复合角度加载。运用有限元软件对加载装置及测试装置的受力端进行了静力学分析和模态分析,基于三维力值变换矩阵,建立了空间矢量力变角度加载模型。搭建了标定及模拟加载系统,并设计了三向力标定实验,以准确掌握测试装置的三向输出性能。实验结果表明:矢量力测试装置的非线性误差及重复性误差最大值均不超过0.3%,向间干扰均不超多2%,具有良好的静态测试性能。利用空间矢量力加载装置模拟发动机产生的矢量推力,设计了变角度加载实验。实验结果表明:在小角度偏斜加载时满量程输出较小的情况下,非线性误差及重复性最大值均不超过1%;在大角度偏斜加载时满量程输出较大的情况下,非线性误差及重复性最大值均不超过0.3%;基于三向力标定结果对空间矢量力变角度加载实验数据进行归一化处理,对输出合力与加载力值间的误差进行了分析,得到在5000N变角度加载环境下,最大合力误差为31.5N,量程区间内最大相对误差为0.94%。反向验证了三向力标定数据的可靠性及准确性,进一步检验了测试装置的性能,为发动机矢量力的实际测试应用奠定了基础。