近几十年来,空间探测及宇航技术不断发展,火箭发动机作为航天器动力核心起着至关重要的作用。由于发动机工作在高温、高压、参数不断变化的苛刻环境下,为精确控制发动机的运行姿态、轨道转移、推力特性等需要进行大量试验。作为评定发动机性能的重要指标,准确测量火箭发动机的推力矢量是亟待解决的重要问题之一。本文以软着陆发动机推力矢量测量作为研究对象,阐述了推力测量的发展现状及测试原理,并比较了相关测试方法的优劣。从理论、实践等方面深入分析,经过计算、仿真验证,结合压电测试方面的研究成果,研制出一种基于压电效应的推力矢量测试系统。根据推力矢量测试要求,设计了四传感器式结构,每个传感器可实现正交三向力输出。通过理论计算确定四个传感器在测力仪中的最佳布置方式,此压电式测力仪即为测试系统的核心部件,为保证测力仪固有频率达到设计要求,采用有限元方法对设计的测力仪进行模态分析,对其固有频率进行理论验证。对系统主要支撑部件进行了结构设计及力学性能分析,确定了结构设计的可行性。建立实验室静态标定系统对测力仪进行静态标定,以便保证它的静态性能指标达到测试系统的测试要求。选择液压加载装置作为测试系统的加载装置,为保证测力仪在测试系统中的精确标定和测试,设计了后端直拉与斜拉装置,对装置中的拉杆机构进行了校核计算,保证其满足受力要求。在此基础上进行了正交力和偏斜力的静态标定,为精确测量测试系统在各工况下的输出特性,进行了大量重复与对比试验,得到大量数据。利用MATLAB软件设计的相关程序进行快速计算,得到了测试系统静态标定的计算结果,并结合大分量比加载的特点,对测试系统数据进行补偿处理,获得最优补偿结果。对相关试验数据处理后,为评定相关数据的优劣,对推力矢量参数进行了不确定度分析,获得相关的性能指标。实验结果表明,该推力矢量测试系统静态性能良好,线性度、重复性误差均在1%以内,相间干扰均在2%以内,不确定度指标均在3%之内,满足技术要求。