航天器电源母线品质地面测试方法浅析

航天器供配电系统作为航天器上用于产生、存储、控制、传输与分配电能的子系统,其地面测试与评价工作是航天器地面电测工作的重要组成部分。航天器电源系统作为典型的直流分布式电源系统,其母线品质与系统稳定性密切相关。通过对航天器电源母线品质地面测试与评价方法进行分析,给出了测试系统的简要设计,并对技术发展趋势进行了预测。     

航天器主要采用什么电源？

航天器上许多电子设备,所以,电源对于航天器来讲是必不可少的,电源功率的大小和寿命对航天器的性能有至关重要的影响。现代航天器在与火箭分离后首先要展开太阳电池翼,否则难以正常工作运行。在实际运行过程中,也常常出现因电源故障而导致航天器报废。因此,航天器电源至关重要。     

基于气浮的卫星挠性旋转帆板物理仿真系统设计

挠性附件运动时产生的弹性振动是影响空间飞行器指向精度和控制性能的主要原因.因此,在地面对控制系统抑制振动的性能进行验证具有重要意义.由于太阳帆板低频且长度较大,在地面构建大范围运动的空间微重力环境,耗资及难度极大.本文提出一种基于等效主轴惯量与挠性频率的卫星挠性旋转帆板挠性模拟器,基于气浮法设计了低摩擦与微重力环境的物理仿真系统,并建立了模拟器的动力学模型,等效模拟了卫星挠性旋转帆板的振动特性,降低了卫星挠性旋转帆板地面微重力运动环境模拟的难度,实现了对其控制算法抑制振动性能的有效及高经济性测试.仿真结果表明,模拟器可以通过简单操作实现参数的平滑改变以模拟不同参数及结构的卫星挠性旋转帆板,且具有与真实太阳帆板一致的振动特性,满足测试要求.      

一种微波应答机模拟器的实现方法研究

微波应答机是目标飞行器端配置的重要交会对接合作目标,为确保其在轨功能和性能稳定,地面测试中需配置专用的模拟器对其进行测试,介绍了一种应答机模拟器的实现方法,分析了模拟器的功能、性能要求;基于模块化的设计思想,给出了模拟器硬件、软件实现方案.最后对按照该方案设计的模拟器工作过程及测试情况进行了介绍.     

航天器供配电测试系统通用化设计

供配电测试系统的主要用途是在航天器测试全过程中，为航天器提供电源、向航天器发送有线指令、接收和测量航天器下行有线遥测信号。以往主流的供配电测试系统均为定制型，其研发成本较高、研制周期较长、可靠性较低。以主机-总线-板卡形式的通用供配电测试系统，实现了设备的定型和批量化生产，解决了不同型号需求定义不统一的问题，同时降低了研发成本、缩短了研制周期、提高了产品的可靠性。目前，该系统已成功应用在多个航天器的测试工作中，随着型谱的不断丰富和航天器型号的深入应用，将有着更广阔的应用前景。     

太阳模拟器两轴回转控制系统研究

太阳敏感器是卫星控制系统中的一个重要部件,装星之前需要通过地面试验验证其各项功能及技术指标.本文针对太阳敏感器的地面测试设备——太阳模拟器两轴回转控制系统展开研究.该系统采用伺服电机与绝对式光电编码器相结合的方案,包括偏航与俯仰两个回转控制机构,主要用于改变太阳模拟器光轴的方向.给出了回转控制系统的组成和工作原理,并对影响系统精度的因素进行了分析.实验表明,回转系统的角度控制精度优于0.03°,满足该地面测试设备设计时提出的0.04°精度指标.      

一种空间燃料电池电源系统设计与实现

面向空间应用，依据某航天器任务期间的功耗需求，采用燃料电池和蓄电池的架构，对1kW燃料电池电源系统的设计与实现进行研究。构建了1kW燃料电池电源系统仿真模型，对系统设计原理进行了仿真验证，并研制了1kW燃料电池电源系统样机，对系统典型的负载阶跃工况进行了试验测试。试验测试结果表明，1kW燃料电池电源系统在半载阶跃变化时，母线电压波动小于5V，调节时间小于25μs；整个运行过程系统工作正常稳定，能够满足航天器空间应用需求。     

太阳模拟器光照不均匀性的研究

辐照不均匀性是太阳模拟器的一项主要技术指标.首先通过对国内外辐照不均匀性测量装置进行了充分的调研,决定采用“决门法”设计完成了辐照不均匀性的测量装置.接着通过试验证明了晴空无遮挡的太阳光可以作为该装置的标准光源并进行了该装置的标定.然后,利用该装置对自然光源进行了测试,结果与利用标准表测试一致.最后,利用该装置对脉冲式太阳模拟器的辐照不均匀性进行了现场测试.     

航天器交会仿真试验的运动模拟器

航天器交会试验要利用各种结构类型的运动模拟器,重点讨论近距离交会阶段的运动模拟器,对此提出了横梁架于地面的3＋6式9自由模拟器新方案、4＋5式9自由度模拟器新方案以及简约型位置和姿态模拟器新方案。其中简约型位置和姿态模拟器是目前唯一能实现大试验范围的模拟器。     

地球同步轨道长寿命卫星热控涂层太阳吸收率性能退化研究

文章介绍了15年地球同步轨道环境对卫星表面太阳吸收率性能影响的试验模拟研究,研究结果为长寿命卫星热设计及热控涂层选择和研制提供可靠依据;介绍自行研制的空间低能综合环境试验设备、太阳吸收率原位测试系统和空间低能综合环境模拟试验方法,并对航天器常用的S781白漆、SR107ZK白漆、F46镀银和OSR二次表面镜热控材料进行空间低能综合环境模拟试验,获得了这些热控涂层在地球同步轨道15年期间太阳吸收率性能退化模拟数据,与已有的飞行试验数据进行对比研究,取得满意的结果。     

一种航天器太阳电池阵供电能力计算方法

太阳电池阵为航天器提供能源,在型号研制和在轨运营过程中需对其供电能力进行计算,为此提出了一种航天器太阳电池阵供电能力的计算方法。首先,利用太阳电池片的地面测试数据得到标准测试条件(STC)下的电池片伏安模型,并利用电池片在轨等效光强和温度修正电池片伏安模型的光生电流、串联电阻和并联电阻等参数,得到电池片在轨伏安模型,然后,根据基尔霍夫定律推导出电池阵中电池片工作电压、电流以及旁路二极管和隔离二极管的输出情况,从而得到太阳电池阵的伏安模型。仿真结果表明,本文方法可以精确计算航天器在任意光强、温度和遮挡下的太阳电池阵伏安模型,可以精确分析旁路二极管和隔离二极管对太阳电池阵供电能力的影响,较已有方法计算精度提高20%。     

嫦娥四号着陆器载荷电控箱地面测试系统设计

航天器电子设备的地面综合测试是航天器研制过程中的重要环节,对设备功能验证及性能评估具有重要作用.传统的地面综合测试系统可重用性差,导致研制周期长且人力、设备投入较大.嫦娥四号着陆器载荷电控箱的地面测试系统采用模块化、可重用和CPU+FPGA单机集成体系结构,是集供配电测试、1553B通信总线仿真测试、间接指令测试、异步串口通信测试、实时数据处理等功能于一体的综合测试系统,适用于航天器电子设备单板调试、单机测试、软件配置项测试以及环境模拟试验等不同类型的测试.通过嫦娥四号着陆器载荷电控箱各项接口、功能、性能指标等的测试,证明该系统满足支持设备单机调试、软件配置项测试、状态确认和问题排查等测试需求,有力支撑了嫦娥四号着陆器载荷电控箱的单机设备研发,为嫦娥四号着陆器任务实施提供了有效保障.      

航天器控制系统高可信度地面测试技术

随着航天器复杂程度和指标要求的不断提高,高可信系统级地面测试越来越凸显其重要性.以工程应用为出发点,对航天器控制系统高可信地面测试涉及的相关理论和技术进行探讨.提出了测试可信度的定义,并以航天控制工程为背景分析了测试可信度的影响因素.在此基础上,系统介绍了柔性化原型测试、航天器控制系统指标专项测试、高可信动力学建模、高可信信号源技术等方面的初步研究成果.     

无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术研究

针对航天飞行器电气设备间连接电缆网复杂沉重的问题,提出了一种面向无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术方案,该方案能够实现飞行器舱内仪器设备间无线互联和器地间的无线互联;分析了其在飞行器型号工程应用所面临的关键技术,并阐述了其应用前景,为未来航天飞行器电气系统的快速集成设计提供了新的思路和解决途径。     

利用孤立导体建立等离子体探测载荷参考电位方法

研究讨论了一种利用孤立导体在空间等离子体环境中建立探测器参考电位的技术.将一个金属导体与航天器进行电隔离，利用电路将孤立导体电位引入探测器电源模块，为探测器建立参考电位.该技术可安全方便地应用于卫星等航天器，使探测器的地电位与空间等离子体电位基本一致，避免航天器本体电位对探测器的影响.该技术将应用于中国空间站等离子体原位探测器，通过测试验证了该技术方法可以建立-210～+210V的参考电位，满足空间站等离子体原位探测器-200～+200V的参考电位技术需求.      

无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术研究

针对航天飞行器电气设备间连接电缆网复杂沉重的问题，提出了一种面向无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术方案，该方案能够实现飞行器舱内仪器设备间无线互联和器地间的无线互联；分析了其在飞行器型号工程应用所面临的关键技术，并阐述了其应用前景，为未来航天飞行器电气系统的快速集成设计提供了新的思路和解决途径。     

应用于航天器的低无源互调滤波器分析

随着航天器有效载荷朝着大功率、小型化方向发展，大功率滤波器的无源互调问题成为制约航天器有效载荷发展的重要问题。对应用于航天器的大功率同轴滤波器产生无源互调的因素进行了研究，发现了表面镀层处理和不同材料调节螺钉方式对无源互调的影响规律。用介质隔离同轴连接器内导体和馈电杆的接触方式，设计了一种S频段低无源互调同轴滤波器，比传统同轴滤波器的无源互调有效降低了20dB。这表明该方法是一种有效降低大功率微波部件无源互调的方法，可应用于航天大功率和地面移动通信大功率微波部件。     

多通道隔离电压采集板设计及验证

本文以卫星地面供配电测试阶段的母线电压及二次电源电压测量为背景，设计了多通道隔离电压采集板卡。首先归纳总结了卫星母线电压、二次电源电压及遥测指令信号典型接口电路，分析了以上几种电路的输出阻抗特点，然后设计了合理的隔离电路及测量电路，最后提出基于成熟的CPCI总线架构的模块化板卡方案实现测试设备的通用化设计及隔离性验证方法；经实际产品研制和系统测试，该板卡能够满足供配电地面测试设备对多通道隔离电压的采集需求。