随着科学技术的不断快速发展,每年各国发射到太空中各种航天器,如卫星、探月飞行器、飞船等,它们的姿态的调整、轨道的改变、速度的修正等,都是通过自身携带的小力值姿控发动机产生推力实现的。因此,对发动机推力精确控制非常重要。但是,由于制造、零部件安装等方面精度的限制,导致动机产生的推力偏离理想推力。故此,需要对发动机推力进行矢量力测试,确定其偏离理想推力的矢量力参数,对发动机性能进行评定。本文以小力值矢量力测量为研究对象。针对小力值测量中的力值小、主侧向量程比大的测试难点,从测试原理、理论分析、仿真和实验等方面,对小力值推力矢量测试的难点进行了深入分析研究,提出相应的解决设计方案,研制出了以压电测力仪为核心的小力值矢量力测试系统。首先针对测试系统测量力量程小的难点,分析研究了影响压电测力仪分辨率及灵敏度的因素。从理论及实验的角度出发,研究了压电传感器中石英晶片的个数、切型以及尺寸等对压电测力仪的灵敏度、分辨率的影响,对上述参数进行优化设计；同时,对测力仪所需施加的预紧力进行实验研究,得到其对灵敏度的影响,选择合理的预紧力提高灵敏度。其次对推力测量中大量程比带来的主向对侧向产生向间干扰的难题进行分析研究,从压电测力仪本身结构和测试系统的标定加载两方面进行分析。通过有限元对测力仪上盖进行尺寸参数的分析,得到上盖的厚度、中心孔径以及传感器跨距对上盖变形及向间干扰的影响曲线,优化尺寸选择合理的参数,降低向间干扰；对测试标定加载力偏差进行理论分析,得到标定加载偏差对矢量力测试精度的影响；以此为指导对测试系统的标定加载杆的连接方式进行设计,更改为万向节式连接,降低因标定加载偏差引起的向间干扰。对压电测力仪和整个测试系统进行静态标定和矢量力模拟测量,结果表明：研制出的压电测力仪能够实现对所需要量程的小力值推力进行测量,其线性、重复性指标均在2%以内,压电测力仪本身的向间干扰降低到4%以内；改变连接方式后,测试系统的向间干扰降低37.5%以上,不确定度最多降低53.9%。对矢量力参数模拟测量得到的结果不确定度,其中主推力在标称值时不确定度小于1%,其他矢量力参数不确定度均小于5%。压电测力仪及测试系统的各项指标均达到小力值推力矢量测试的要求,能够实现对小力值矢量力的精确测量。