[發明專利]航天多功能結構地面模擬演示驗證系統

有效

• 申請號: 201710220847.4
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN106886665B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 李東旭;吳軍;范才智;李德湛;劉望
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陸薇薇

技術領域

本發明涉及航天器結構設計技術領域，具體的涉及一種航天多功能結構地面模擬演示驗證系統。

背景技術

近二十年來，伴隨著多芯片模塊技術、高性能復合材料技術、柔性電路連接技術、先進熱控技術等的發展，航天多功能結構技術破繭而出并快速發展。該技術將數據處理、輻射防護、熱控、蓄電等功能與航天結構有機融合為一體，實現結構、功能和材料的一體化設計，可以消除傳統衛星大量的冗余質量和體積，有效提高衛星的可用空間和有效載荷比，大幅縮短衛星的設計和制造周期，并能有效延長衛星的壽命。

歐美等發達國家對多功能結構技術高度重視，進行了一系列基礎研究，部分關鍵技術已經進行了空間飛行試驗的演示驗證，例如美國航空航天局、洛克希德·馬丁空間系統公司和美國空軍研究實驗室對結構/電子/熱控/輻射防護高度集成的多功能結構進行了一系列研究，制備出了高度集成的多功能結構。國內方面，國防科學技術大學、哈爾濱工業大學、東南大學等高校也開展了多功能結構技術的概念設計、分析計算、地面試驗和空間飛行試驗等研究。

目前航天多功能結構技術對結構/電池、結構/電子、結構/電纜、結構/熱控、結構/防護等功能的融合均已進行了設計和考慮，相關概念也已提出，但是還沒有對結構與減振功能的融合進行研究，相關的實驗系統也未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種航天多功能結構地面模擬演示驗證系統，該系統解決了現有技術中尚無實驗室環境下用于在軌裝置演示、充放電和減震功能檢測的設備的技術問題。

本發明提供了一種航天多功能結構地面模擬演示驗證系統，包括：

艙體，用于模擬在軌航天器，艙體內設置：

待演示的多功能結構單元，多功能結構單元貼設于艙體的內壁上，

地面專檢設備，操作人員通過地面專檢設備完成BMU、DPU和飛輪分別與地面專檢計算機的指令和遙測數據傳輸；

BMU，用于對多功能結構單元內的鋰電池進行充/放電控制，并向DPU傳輸電信號；

DPU，用于采集、存儲、處理和傳輸多功能結構單元的工作參數，并與BMU和多功能結構單元通過電纜進行數據交互；

采集卡，用于采集飛輪對多功能結構單元提供加速度后，多功能結構單元產生的加速度信息，并向DPU傳輸多功能結構單元的加速度信息；

飛輪，用于為多功能結構單元提供加速度；

艙體外設置：

地面專檢計算機，用于通過遙測遙控設備與地面專檢設備進行遙測遙控信息交互；

地面監控計算機，用于存儲、分析地面專檢計算機輸出的電壓、溫度和加速度數據，并通過電纜將所得處理結果通過投影儀顯示。

進一步地，地面專檢設備包括：

主控電路模塊，用于對模擬量采集模塊、矩陣遙控指令與DR量采集模塊、電源變換及控制模塊、模擬鋰電池輸出電壓模塊和LVDS通信模塊進行控制，主控電路模塊通過RS232接口與用于對多所得結果進行顯示與數據保存的測試計算機進行指令數據交互，主控電路模塊與DPU遙測數據指令交互；

模擬量采集模塊，用于對輸入的18路模擬量、雙電平量和8路測定多功能結構單元內的電池溫量的接收、通道切換、信號調理以及采集，受主控電路模塊發出的選通控制信號控制；

矩陣遙控指令與DR量采集模塊，用于對20路矩陣遙控指令的發送和10路矩陣式繼電器開關狀態量的遙測采集，并對BMU和DPU進行驅動；

電源變換及控制模塊，用于將交流電壓220V轉換為100VDC和30VDC輸出，并且通過DC-DC芯片將30V轉換為±12V和+5V為地檢專用設備供電；

模擬鋰電池輸出電壓模塊，用于為BMU提供22路多功能結構單元的電池電壓信號；

LVDS通信模塊，用于接收DPU的數傳數據，并輸出至測試計算機。

進一步地，艙體還包括：熱輻射器，用于以熱量形式向艙體外泄放多功能結構單元能量，熱輻射器設置于艙體頂面的外壁上；多個攝像頭，用于監控艙體內部情況，設置于多功能結構單元的兩相對艙體側壁上；多個LED顯示燈，用于指示多功能單元結構的所處充/放電狀態，設置于顯示器兩相對側；攝像頭、采集卡、地面專檢計算機和地面監控計算機之間通過無線通信模塊相互通信；BMU、飛輪、采集卡、DPU和地面專檢設備容納于艙體內并相互間隔地設置于艙體的底面上。

進一步地，艙體為矩形由括東板、西板、南板、北板、底板和頂板可拆卸地組裝而成，頂板、東板、北板的外表面還包覆有熱包材料；南板和西板為透明的有機玻璃。