高压太阳电池阵静电放电产生脉冲信号的特性研究

为完善地球同步轨道（GEO）航天器静电放电（ESD）风险评估手段,文章根据空间ESD辐射电磁波频带特性,利用三维电磁场仿真软件ANSYSS HFSS,采用矩形贴片天线等效技术、梯形地平面技术和CPW馈线指数渐近线化技术开展航天器高压太阳电池阵列ESD检测用柔性天线传感器研究。采用聚酰亚胺（PI）作为柔性天线基底,其厚度为0.28 mm;柔性天线在弯曲半径分别为100、300、500 mm以及不弯曲条件下,300 MHz～2 GHz频带范围电压驻波比（VSWR）小于3,其中在650 MHz～2 GHz频段范围VSWR小于2。通过搭建的ESD模拟试验平台对传感器的电磁脉冲（EMP）信号检测性能进行实测分析,结果表明传感器能够有效地检测到高压太阳电池阵列表面的ESD EMP信号,具有用于航天器ESD故障预警的潜力。     

LEO航天器高压太阳电池阵静电放电试验研究

低地球轨道(LEO)航天器高压太阳电池阵存在与等离子体相互作用发生静电放电(ESD)导致其失效的风险,需要确定产生一次放电和二次放电的电压阈值并采取相应的防护措施。文章模拟LEO等离子体环境,采用刚性基板三结砷化镓太阳电池试验件,试验研究了LEO条件下高压太阳电池阵在无防护与涂胶防护状态下发生一次放电和二次放电的电压阈值。在太阳电池组件同样并联间隙情况下,试验结果表明:无防护试验件发生一次放电的电压阈值为110 V,涂胶防护试验件发生一次放电的电压阈值为120 V;太阳电池电路通0.83 A电流,无防护试验件发生二次放电的电压阈值为150 V,涂胶防护试验件发生二次放电的电压阈值为160 V。因此,在设计高压太阳电池阵时,建议合理控制相邻太阳电池串之间的电压差和并联间隙,以及采用在相邻太阳电池串之间涂敷硅橡胶等措施,以有效控制太阳电池阵静电放电的发生。     

LEO航天器高压大功率太阳电池阵静电放电试验与分析

为了避免低地球轨道(LEO)航天器的高压大功率太阳电池阵与等离子体相互作用而发生静电放电(ESD)现象,导致太阳电池阵弧光放电引起太阳电池阵失效,须要确定高压大功率太阳电池阵产生一次放电和二次放电的电压阈值。文章模拟LEO真空等离子环境,采用刚性基板三结砷化镓太阳电池试件,试验研究了LEO条件下发生一次放电和二次放电的电压阈值。试验结果表明:试件发生一次放电的电压阈值为95V;在提高电池串间隙时,发生二次放电的电压阈值由120V提高到145V。分析一次放电和二次放电的产生原因可知:一次放电主要发生在三交结区;二次放电是由电子轰击产生的,2.0mm间隙可以有效提高二次放电电压阈值。此研究结果可为LEO高压大功率太阳电池阵的设计提供参考。     

地球同步轨道高压太阳电池阵充放电效应研究

地球同步轨道(GEO)高压太阳电池阵表面静电放电(ESD)引起二次放电可能导致太阳电池阵永久性短路损坏。文章主要针对GEO高压太阳电池阵充放电效应问题,重点分析了高压太阳电池阵表面ESD和二次放电产生的物理过程,并利用负高压偏置方法开展了GEO高压太阳电池阵表面ESD和二次放电地面模拟试验。试验验证了反转电位梯度电场是导致GEO高压太阳电池阵表面产生ESD的触发因素之一,同时得到了GaAs高压太阳电池阵样品表面产生ESD和二次放电的电压阈值。     

空间等离子体环境对高压太阳电池静电放电特性研究

随着3D打印等新技术的空间应用,新一代航天装备对能源系统的功率需求将日益增加。运行于低地球轨道航天器将面临低能高密度等离子体环境,导致高压太阳电池阵产生静电放电效应。通过模拟低轨道等离子体环境特点,测试了不同等离子体能量、密度以及电池偏置电压下高压太阳电池静电放电试验,揭示了等离子体参数对放电特性的影响规律。研究结果显示,当高压太阳电池的偏置电压达到-70V时,静电放电现象开始显现,并且随着偏置电压幅值的增加,静电放电频次也相应增多。此外,空间等离子体的密度越大,越容易诱发静电放电,而轨道等离子体的能量对静电放电次数的影响则相对较小。     

太阳电池阵布局对微小卫星结构特性影响

通过对比某型号微小卫星两种体装式太阳电池阵布局及连接方式,从结构响应灵敏度的角度分析了结构的阻尼对整星顶板太阳敏感器测点加速度响应的影响程度。同时对两种方案整星的正弦振动试验结果对比分析,结果显示:减少侧板固定连接点且增加电池片数量的方案使其顶板部分测点响应超出了设备试验条件,且比初始设计方案测点的响应高出了27.1%,纵向和横向一阶频率均有不同程度的降低。因此,从结构特性的角度来看,初始设计方案更为合理。     

航天器太阳电池阵热真空试验技术

文章叙述了进行太阳电池阵热真空试验的重要性、一般要求及相关的主要试验技术.     

太阳电池阵锁定冲击试验方法

为了研究太阳电池阵展开到位时产生的锁定冲击对卫星本体或驱动机构等装置的影响,需要对冲击力矩的大小进行测试。文章通过锁定冲击试验对锁定瞬间太阳电池阵根部产生的应变进行采集;然后对试验数据进行分析、处理,获取了太阳电池阵到位锁定时的冲击力矩,并将试验值与仿真分析的结果进行比对,证明了该试验方法的有效性;最后针对卫星在轨运行环境与地面试验环境的差异,提出了试验改进措施。     

空间实验室大面积太阳电池阵技术研究

介绍了空间实验室大面积太阳电池阵的方案构型,并进行了模态分析、热结构耦合分析和动力学仿真分析。生产出了全尺寸的集成演示样机,进行了展开试验、主展开机构的模态试验,以及半刚性太阳电池板和二自由度驱动机构的振动试验。计算和试验结果表明,技术方案是可行的。     

第十届航天器带电技术会议（10th SCTC）论文综述

第十届航天器带电技术会议于2007年6月18日至21日在在法国南部比亚里兹市举行。会议由法国国家空间研究中心（CNES）、法国国家航空航天研究局（ONERA）和欧洲航天局（ESA）共同举办。会议论文共涉及9个专题：飞行试验研究;模型和计算机仿真;太阳帆板和放电现象;太阳电池阵试验;与带电环境相互作用;电推进;等离子体相互作用;内带电;材料特性。文章对此次会议的论文进行了综述和评论,并对我国在相关领域的研究提出了建议。     

航天器微振动稳态时域响应分析方法

由于航天器在轨工作时处于无约束状态,采用传统的时程积分法分析微振动响应会受到刚体"漂移"和弹性体瞬态效应的影响,难以获得满足实际工程需要的分析结果。文章提出了基于复频理论的航天器稳态时域响应分析方法,介绍了该方法的实现途径,并应用于某航天器微振动问题。研究结果表明:该方法对于航天器在谐波形式干扰源作用下的微振动时域响应计算,可以完全消除刚体"漂移"和弹性体瞬态效应的影响,直接获得稳态时域响应。     

地球反照对低轨卫星太阳电池阵的影响分析

从太阳电池阵接收的光源分析入手,进行地球反照辐射对太阳电池阵的影响分析,提出基于空间几何的地球反照辐射分析方法,建立地球反照辐射的影响程度模型,通过海洋二号(HY-2)太阳同步轨道卫星在轨遥测数据进行了验证。研究结果可为低轨遥感卫星太阳电池阵在轨数据分析和太阳电池阵设计提供一定参考。     

带电器件模型静电放电等效仿真电路与计算分析

带电器件模型（CDM）静电放电描述的是器件自身出现静电感应带电进而形成静电放电冲击的过程,是航天器电子产品地面电装/装联过程中面临的主要静电放电风险之一。针对CDM 静电放电开展等效电路模型研究与设计,对其充/放电原理及发生过程进行分析;对该等效电路模型进行理论、实验与仿真研究,考察各参数对静电放电波形特性的影响。比对验证表明,等效电路的放电波形与标准波形具有较高的一致性：CDM 静电放电表现为上升沿为百ps量级、最大峰值电流为数A量级、正/负周期多次振荡的冲击信号;器件自身等效电容越大则冲击脉冲越强,通路电阻也会明显改变静电冲击波形样态。地面操作中应充分考虑CDM静电放电风险,采取措施降低静电放电对电路和器件可能造成的损伤。     

零重力试验装置对太阳翼展开影响分析

文章建立了太阳翼与展开试验装置的联合分析模型,与试验结果进行了对比,通过仿真得出摩擦、横导轨质量、横导轨变形是影响展开时间和展开末角速度的主要因素,为此提出了试验装置的改进建议,即采用空气轴承减小摩擦,横导轨使用密度小、模量高的碳纤维复合材料。     

地球静止轨道卫星SADA热设计及高温工况温度分布研究

针对地球静止轨道卫星SADA轴系周向或轴向温度梯度过大导致卡死的故障情况,开展某卫星SADA热设计、热仿真及太阳模拟器光照试验研究。采用挡光板及均温措施等热设计减小SADA温度梯度及外热流影响。试验外热流模拟冬至工况,舱内边界温度25℃,通过在其内部和外部布置88个温度测点,得出SADA内部的电缆束、功率盘片及电刷温度较高。轴系两端面周向最大温差分别为1.2℃和8℃,轴系两端面最大温差6.8℃。在此温度环境下,SADA工作正常,证明了其本身及热控设计的合理性。热仿真计算结果与试验结果一致性较好。研究结果还得到了在轨数据的验证。SADA数学模型、试验方法和结果可为后续型号不同工况条件工作的SADA提供热设计指导。     

柔性印制膜在太阳电池阵的应用及热适应性试验研究

针对微小卫星太阳电池阵高体积比的功率需求,设计了带柔性印制电路（FPC）的太阳电池阵。该太阳电池阵将太阳电池、FPC与基板集成为一体,具有厚度薄、质量小等优点。通过热循环试验对其环境适应性进行考核,X射线检测结果表明,太阳电池阵上锡焊焊盘与覆铜层连接部位受热应力的影响较大,在长期高低温循环条件下存在锡焊焊盘与覆铜层断裂的风险。为此,给出提升太阳电池阵上FPC抗热形变能力的设计建议,以期为后续太阳电池阵设计提供参考。