[發明專利]基于反作用力矩的空間轉動機構地面綜合試驗驗證方法

在審

• 申請號: 201811086284.5
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109269528A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 劉闖;周原;裴一飛;葉田園;秦家勇;劉守文;黃小凱
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于反作用力矩的空間轉動機構地面綜合試驗驗證方法，即在地面模擬具有力矩輸出特性的空間轉動機構在軌工作時所受到的真空、溫度、自身加電工作的電載荷、自身力矩輸出時受到的反作用力矩、衛星平臺調姿角速度在產品上的耦合力矩及微重力等載荷條件，制定相應的試驗矩陣，確定不同試驗工況的環境溫度、產品框架轉速及轉臺轉速，得到綜合試驗剖面，然后確定熱真空試驗條件，再確定運動試驗條件，分別確定正常運動試驗條件、拉偏運動試驗條件、溫度循環運動條件對應的熱真空工況、實施時機、實施次數以及相應的轉臺轉速和產品框架轉速的組合等。本發明通過上述試驗條件的制定，進一步發現該類產品的潛在薄弱環節，達到提高產品壽命和可靠性的目的。

技術領域

本發明屬于空間轉動類產品多應力綜合環境試驗技術領域，具體來說，本發明涉及一種基于反作用力矩的空間轉動機構地面綜合試驗方法。

背景技術

現有技術中，控制力矩陀螺(CMG)由于具有控制力矩大、響應迅速、穩定性較高和不消耗燃料等特點，已成為航天領域衛星平臺中姿態控制系統中的核心關鍵產品。對于以控制力矩陀螺(CMG)為代表的具有力矩輸出特性的空間轉動類機電產品而言，其在軌工作時受到真空、溫度、自身加電工作的電載荷、自身力矩輸出時受到的反作用力矩、衛星平臺調姿角速度在CMG上的耦合力矩及微重力等多應力環境的綜合作用，多應力綜合效應明顯，容易出現在各單應力單獨作用下無法暴露的故障和缺陷。為了進一步發現該類產品的潛在薄弱環節，進一步提高產品的壽命和可靠性，有必要在產品研制階段開展其多應力綜合環境試驗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于反作用力矩的空間轉動機構地面綜合試驗方法，用于進一步發現空間轉動機構類產品的潛在薄弱環節，提高產品壽命和可靠性。

本發明采用了如下的技術方案加以實現：

基于反作用力矩的空間轉動機構地面綜合試驗方法，包括以下步驟：

a.制定試驗矩陣

空間轉動機構的環境應力水平按照分級步進、逐步提高的原則施加，逐步逼近產品的工作極限應力，按照試驗工況、環境溫度、框架轉速、轉臺轉速依次作為參數，制定試驗矩陣；

b.確定熱真空試驗條件

熱真空試驗試驗的熱真空試驗條件如下：

7)環境壓力：不高于1.3×10^-3Pa；

8)試驗溫度：

基準溫度：產品在軌服役時的環境溫度；

低溫步進溫度：低溫步進的初始臺階溫度應不低于產品最低預示溫度，最終臺階溫度應至少在鑒定級低溫的基礎上外擴5℃，溫度臺階取5℃；

高溫步進溫度：低溫步進的初始臺階溫度應不低于產品最低預示溫度，最終臺階溫度應至少在鑒定級低溫的基礎上外擴5℃，溫度臺階取5℃；

熱循環溫度：熱循環階段的高低溫分別為高溫步進溫度的最高溫和低溫步進溫度的最低溫；或經過溫度步進試驗后確定的產品連續穩定運行的最高溫和最低溫；

9)溫度允差：

基準溫度：-2～+2℃；

高溫：0～+4℃；

低溫：-4～0℃；

10)變溫速率：1～3℃/min；

11)停留時間：溫度循環階段：產品到溫保溫足夠時間后的運動時間應不低于4h，其余階段在每個溫度臺階的停留時間以保溫足夠時間后完成規定運動試驗條件為準；

12)冷啟動/熱啟動時間：產品停機后，保持0.5h，然后冷啟動/熱啟動；

c.確定運動試驗條件