机械可动天线地面转动转轴残余力矩分析及影响

机械可动天线在进行地面转动时,需进行重力卸载,限于机械可动天线的结构特点,难以实现重力完全卸载,天线转轴上会产生残余力矩。从而影响天线在地面的指向精度,通过分析残余力矩的变化规律,可以判断天线地面转动测试试验的有效性和产品安全性。为天线在轨正常使用提供理论依据。     

不同重力环境下空间机构电机驱动力差异

为了分析空间机构在不同重力环境中的驱动力差异，以单关节机械臂为研究对象，进行不同重力环境下直流电机驱动力差异分析。首先基于拉格朗日方程推导出单关节机械臂的动力学模型，为分析不同重力环境下，负载、摩擦和转速的变化对电机驱动力的影响，通过设计一套基于单关节驱动的机械臂试验装置，进行地面重力环境、地面模拟微重力环境和落塔微重力环境试验。然后基于试验数据详细分析了不同重力环境下空间机构电机驱动电流的差异，并基于试验数据对电机动力学方程中的摩擦参数进行辨识，从而获得基于试验数据修正的机械臂动力学仿真模型，为空间机构动力学设计与应用提供理论与试验依据。     

卫星大部件二维转台装配工艺方法

为了满足某卫星大部件二维转台在地面重力状态装配后，保证其在轨解锁前精度一致性，提出了二维转台装配工艺优化方法。首先通过模拟载荷配重试验，探索转台星上接口重力下变化规律，保证结构板组合加工偏差，优化卫星层板组合加工工艺方法;其次分析二维转台机构变形，采用卸载装星工装，并对二维转台卸载装配前后关键变形进行精测对比。二维转台通过模拟试验和卸载装配后，保证了地面重力压紧状态和卸载状态下装配精度均在设计指标内，满足卫星二维转台装配要求。通过模拟试验确定结构加工公差余量，在进行卸载装配时，对卸载前后精度精测对比，是卫星大部件载荷装配工艺的正确方法。     

圆形太阳翼模态仿真与试验研究

利用有限元软件SAMCEF实现了圆形太阳翼模态仿真分析，探究了翼面预紧力、约束方式和悬吊弹簧重力卸载系统对太阳翼模态的影响。结果显示，翼面预紧力对太阳翼模态影响较大；支撑车约束方式微小影响太阳翼第一阶模态；有支撑车相比无支撑车，太阳翼第一阶模态频率差值可达32.89%，因此地面试验不能使用支撑车；含悬吊弹簧重力卸载系统可有效减轻重力作用对模态的影响；此外，当弹簧刚度小于7 N/m时，其对太阳翼模态的影响小于0.59‰。随后，采用工作模态法和双点激振方式，经预试验优化地面试验方案；采用正弦扫频方法进行模态测试，获得了圆形太阳翼的前四阶模态振型和固有频率。最后，通过有限元模型修正，使模态仿真结果误差保持在4.16%以内，符合测试相关标准的要求。     

基于音圈电机的环形桁架结构主动悬吊方法

环形桁架结构是卫星可展开天线的基本结构。文章提出一种主动悬吊方法,可在地面状态下卸载环形桁架结构的重力。该方法基于音圈电机可以同时输出安培力和大位移,通过求解悬吊系统的静态方程计算悬吊点的张力即所需安培力;然后,建立主动悬吊试验系统,令音圈电机输出等于所需安培力,即实现悬吊结构对重力的卸载。经试验验证,悬吊后的结构前两阶频率与原结构的几乎相等,且模态一致,说明该悬吊方法有效。     

星载机械可动天线低频线缆布线

星载机械可动天线构型复杂，包含驱动线、热控线、遥测线、接地线等多种类型低频线缆。低频线缆布线设计是影响星载机械可动天线寿命与可靠性的重要因素，也是防勾挂设计的关键。针对布线设计的难点，提出了布线设计准则。三维分级设计提升了布线的科学化、精细化，显著提高了线缆的寿命及可靠性。     

天地环境差异对航天器设备安装精度影响分析

文章分析了地面重力环境和在轨内压环境对不同位置和状态下的载人航天器陀螺组件及姿轨控敏感器设备安装精度的影响,并进行了试验验证,分析结果与试验数据一致性较好。研究结果显示:设备布局位置不同,其安装精度受环境差异的影响程度也不同;航天器在空载、垂直停放状态下,设备安装精度受地面重力环境影响较小;陀螺组件和姿轨控敏感器A的安装精度受在轨内压环境影响较小,在地面常压环境下的精测结果能够真实反映其在轨状态,而姿轨控敏感器B的安装精度受压力环境影响明显。以上结果可为航天器设备布局及精度测量工作提供借鉴。     

星载天线指向机构的润滑

空间机械的润滑不同于地面设备,星载天线指向机构更有其本身的特点,应针对天线指向机构不同组件的工作特点选择最适合的润滑方式。文章对目前空间机械常用的几种润滑方式的机理和优缺点进行了综述,指出了天线指向机构润滑设计应考虑的问题和不同组件可采取的润滑措施。     

星载天线指向机构的润滑

空间机械的润滑不同于地面设备,星载天线指向机构更有其本身的特点,应针对天线指向机构不同组件的工作特点选择最适合的润滑方式.文章对目前空间机械常用的几种润滑方式的机理和优缺点进行了综述,指出了天线指向机构润滑设计应考虑的问题和不同组件可采取的润滑措施.     

旋转受照状态下天线温度场仿真分析

在进行星表天线地面真空热环境试验过程中,传统的红外加热设备会造成测量光路遮挡、降温速率减慢等影响。为提高试验准确性,提出了基于天线旋转受照的真空热试验方法。利用虚拟热试验平台对旋转受照状态下天线温度场进行仿真分析,得到天线温度场的分布与变化,并与试验数据对比,验证了仿真建模的准确性和试验方法的可行性。     

二维展开太阳翼地面展开试验装置设计与验证

针对二维展开太阳翼地面展开过程中重力卸载较困难的情况,设计了适用于二维展开太阳翼的地面展开重力卸载装置,建立了某二维太阳翼在此地面展开试验装置上的动力学模型并进行了动力学仿真分析,分析结果表明太阳翼能够正常展开并锁定,除了太阳翼一次和二次锁定前后瞬间,其余展开过程中吊挂绳索张力最大变化量仅为7％,展开后最大变化不超过2％;该试验装置在某太阳翼上的应用结果表明太阳翼展开前后吊挂绳索吊挂力变化不超过1 N.此试验装置可为其他空间二维展开机构的地面展开试验提供参考.     

空间机械臂手系统在轨精细维修操作的标定策略

分析空间机械臂手系统在轨精细维修操作的尺寸链误差,提出一种利用机械臂手眼相机标定维修操作对象修正离线路径规划的策略,解决了机械臂、维修对象在轨安装和天地重力差异带来的误差环节,设计并完成了地面试验。通过在轨实施验证了标定策略的正确性,圆满完成了我国空间机械臂首次在轨维修试验。     

自适应多点悬挂重力补偿系统研究

大型桁架式可展开航天结构在地面试验时,存在大挠度变形、精度低、泛用性差等结构特点,为提高地面试验有效性,提出了一种自适应多点悬挂重力补偿控制方法。首先,设计系统辨识算法和控制器算法,解决了多点耦合问题。其次,建立Simulink与Adams联合仿真平台,通过仿真分析选择算法参数,验证了算法的可行性。最后,以大型桁架式航天天线为对象,搭建重力补偿系统实验平台并进行实验验证。实验结果表明:控制系统在稳态环境和动态环境下均能快速收敛。稳态环境下,平均稳态误差为0.5503%;动态环境下,平均稳态误差0.526%。完成了航天结构天线的重力补偿,为多点重力补偿系统方案的实施提供建议和改进措施。     

一种高精度中继卫星捕获跟踪外场无线试验方法

为了验证中继卫星捕获跟踪系统设计,充分考虑地面环境和在轨应用的差异,提出基于近似远场条件下的中继卫星捕获跟踪技术验证方案。利用中继卫星设备、用户航天器模拟设备、高精度二维轨道模拟设备、光学指向设备、天线重力卸载设备以及地面测试设备等组成的验证系统进行捕获跟踪试验,给出了静目标和动目标捕获跟踪试验结果,并与仿真跟踪过程进行了比对。试验结果和仿真结果一致,验证了文章提出的中继卫星捕获跟踪技术验证方法的有效性,进而验证了捕获跟踪技术方案、单脉冲角跟踪体制、跟踪策略等,为中继卫星在轨可靠工作提供技术支撑。     

卫星天线展开过程的零重力环境模拟设备

卫星天线在地面展开过程中要使用卸载设备模拟太空零重力环境。文章对零重力模拟设备的原理和设计方案进行了分析和总结,将常见的卸载原理进行了归类。针对一些典型的天线结构,介绍了与之展开相适应的地面零重力环境模拟设备的结构形式。     

大型可展开网状反射器的设计评估

在可展开网状反射器的展开力设计中，必须考虑使展开力大于展开阻力。通常在地面进行展开试验，利用重力补偿来评估展开力的设计。本文以７ｍ口径的天线为测试件，介绍了对其展开的设计评估。测试件用２４个磁性悬挂式滑动器悬挂以减少水平移动的摩擦损耗并补偿重力。整个展开性能通过３次展开试验来证实。用展开机构异步展开和网表面的重力补偿误差证实了展开阻力的增加值。在与展开试验的同样配置下还进行了表面精度和静态负载测试，证明大型可网状反射器实现了均方根误差为１．０ｍｍ的表面精度和０．１３Ｈｚ的结构刚性。     

角误差信号提取系统有线状态性能测试方法研究

角误差信号提取系统越来越多地运用在卫星星间链路中。但因受制于试验场地和地面重力的影响，角误差信号提取系统无线试验验证存在着一定的局限性。为了解决该问题，文章提出一种新型角误差信号提取系统性能有线状态测试方法，该方法通过量化真实天线在无线状态获取的天线方向图，并将天线方向图量化出相关数组后，通过程序加载到含有信号源、移相器及衰减器件等组成的角误差信号提取系统有线测试设备中。角误差信号提取系统将根据输入数组会输出方位向和俯仰向误差电压，通过误差电压就可以绘制S曲线，通过S曲线便可对角信号提取系统的极性、幅度以及交叉耦合进行判断和分析，同时也能与无线状态下的测试结果进行比对。该方法同时还可以实现角误差信号提取系统的AGC曲线测试、信号抖动测试等项目，消除了角误差信号提取系统在交付前仅做健康性检查而带来的不确定性，具有连接简单、试验费用低且能全面评估角误差信号提取系统性能的优点。     

空间机构地面重力补偿设备跟踪研究

由于飞行轨道上或其他星球上的重力环境与地球表面的重力环境差异很大,而在飞行前必须在地面确认机构在空间的性能和可靠性,这就要求在地面实现对空间机构实际工作时的空间重力环境的模拟,于是提出了对地面重力补偿设备的需求。文章对实现重力补偿的一般形式进行了介绍和分析,举例说明了常用的地面重力补偿设备的原理,总结归纳了地面重力补偿设备的设计原则和工程实施经验。     

主动悬挂式展开试验装置设计与试验验证

设计了一种主动悬挂式展开试验装置,并介绍了其设计原理,给出了基于模糊PID的控制策略,开展了装置样机的试验验证,结果表明:该装置实现了吊点的位置主动跟随和重力主动补偿,能够满足天线等有源活动部件地面主动展开试验的使用要求。     

空间相机地面装调重力卸载仿真优化方法

空间相机在地面装调过程中需要对光机结构进行重力卸载。空间相机常具有尺寸大、刚度低的特点,使得对其进行重力卸载仿真优化异常复杂。文章提出基于贪心算法结合天牛须搜索的重力卸载仿真优化方法。该方法提取系统的可行卸载点集,每次从可行卸载点集中提取1个或1组最优卸载点;以此类推,逐渐增加卸载点数,直至满足测试要求。其中,每组卸载点系的最优卸载力利用天牛须搜索法进行计算,继而可获得系统的最佳卸载策略。利用该仿真优化方法,可以智能化地进行系统全局迭代仿真分析计算,不易收敛于局部最优解,能够高效、快速地获得系统最佳卸载点系和最优卸载力。