[發(fā)明專利]一種星敏感器高平面度實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910291475.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN110132262B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余成武;劉婧;武延鵬;諶穎;鐘紅軍;王龍;孫建波;孫艷;郭明欣;陳建峰;田玉松;呂文華;于凡;安娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號(hào): G01C21/02
• 分類號(hào): G01C21/02;G01C25/00;G01M7/08;G01B21/30
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發(fā)明涉及一種星敏感器高平面度實(shí)現(xiàn)方法，屬于航天器部件制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出的一種星敏感器產(chǎn)品的高平面度實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于0.01mm的平面度，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有星敏感器產(chǎn)品通常要求的0.1mm的平面度水平；本發(fā)明解決了星敏感器產(chǎn)品研制過程由于復(fù)雜的裝配操作、惡劣的力學(xué)試驗(yàn)和空間熱環(huán)境試驗(yàn)等測(cè)試所導(dǎo)致的整機(jī)平面度超差的難題，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于0.01mm的高平面度，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品整機(jī)沒有性能上的隱患。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種星敏感器高平面度實(shí)現(xiàn)方法，屬于航天器部件制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

星敏感器是航天器控制分系統(tǒng)中重要的姿態(tài)測(cè)量部件，一般由光學(xué)系統(tǒng)、電路及機(jī)械結(jié)構(gòu)等多種復(fù)雜的零組件組裝而成。由于星敏感器通常安裝在航天器艙外，除了內(nèi)部電路中的電子元器件發(fā)熱外，還可能受到太陽(yáng)、地球和月亮等外熱流的照射影響，因此為了保證星敏感器處于正常的工作溫度范圍內(nèi)，需保證其有良好的散熱通道。星敏感器主要通過其安裝法蘭與支架直接安裝通過熱傳導(dǎo)來(lái)散熱。

一般而言，安裝法蘭與支架接觸面的平面度指標(biāo)越高，接觸傳熱系數(shù)越高。若能將光電產(chǎn)品的整機(jī)平面度由0.1mm提高至0.02mm，同時(shí)支架平面度也由0.1mm提高至0.02mm，相對(duì)于0.1mm平面度條件下接觸傳熱系數(shù)將能提高1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，接觸傳熱系數(shù)將由100W/m²·K～500W/m²·K提高至5000W/m²·K～50000W/m²·K。某種星敏感器產(chǎn)品的功耗約為8W，受太陽(yáng)、地球和月球等外熱流照射的平均功率為12W，在接觸面平面度為0.1mm的條件下，星敏感器產(chǎn)品與支架的溫差在2℃～4℃范圍內(nèi)，若能將接觸面平面度提升至0.02mm，星敏感器產(chǎn)品與支架的溫差將減小至0.2℃以內(nèi)，因此提高星敏感器產(chǎn)品的整機(jī)平面度可以大大提升星敏感器產(chǎn)品的整機(jī)散熱能力。

目前主流應(yīng)用的航天器用星敏感器產(chǎn)品除了實(shí)現(xiàn)既定的姿態(tài)測(cè)量功能外，還有小型化、輕量化的技術(shù)指標(biāo)需求，而星敏感器產(chǎn)品在空間飛行應(yīng)用前還需要通過嚴(yán)酷的鑒定級(jí)力學(xué)試驗(yàn)、空間熱環(huán)境試驗(yàn)的考核。為了保證星敏感器產(chǎn)品具有相對(duì)較好的強(qiáng)度和剛度，星敏感器產(chǎn)品內(nèi)部廣泛采用超靜定、過定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要裝配的零組件較多、裝配流程也較為復(fù)雜。星敏感器產(chǎn)品的安裝法蘭除了提供安裝接口外，還需要安裝各種零組件、光學(xué)系統(tǒng)或電路，因此其結(jié)構(gòu)通常比較復(fù)雜，加工或零件靜置過程中容易產(chǎn)生變形，從而引起安裝面的變形；在星敏感器產(chǎn)品由零組件裝配成整機(jī)的過程中，由于采用了這種超靜定、過定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零組件之間必然存在殘余應(yīng)力，容易引起整機(jī)安裝面的變形；同時(shí)由于星敏感器產(chǎn)品整機(jī)還要經(jīng)受調(diào)焦、標(biāo)定、力學(xué)試驗(yàn)、空間熱環(huán)境試驗(yàn)和觀星等諸多環(huán)境因素的影響，在試驗(yàn)過程中也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力釋放，使得星敏感器產(chǎn)品整機(jī)尤其是安裝法蘭接觸平面發(fā)生變形。

航天任務(wù)對(duì)星敏感器產(chǎn)品的整機(jī)安裝法蘭的平面度一般要求為0.1mm，大部分星敏感器產(chǎn)品可以滿足0.1mm的平面度指標(biāo)要求，但還有部分星敏感器產(chǎn)品在產(chǎn)品研制初期平面度優(yōu)于0.1mm，但在經(jīng)歷力學(xué)試驗(yàn)、空間熱環(huán)境試驗(yàn)后，產(chǎn)品的平面度就達(dá)到了0.12mm～0.15mm，而星敏感器產(chǎn)品的平面度是航天產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)，該項(xiàng)指標(biāo)超差可能導(dǎo)致該產(chǎn)品被用戶拒收。

解決星敏感器產(chǎn)品整機(jī)平面度超差的措施有兩種：一種是通過橡皮錘多次敲擊光電產(chǎn)品的本體，使得平面度滿足要求；另一種是通過整機(jī)研磨的方式，使得平面度滿足要求。

通過橡皮錘敲擊星敏感器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)星敏感器產(chǎn)品高平面度存在以下不足：

1、高平面度實(shí)現(xiàn)過程不能量化且平面度水平不高。通過橡皮錘敲擊星敏感器產(chǎn)品的本體實(shí)現(xiàn)高平面度的原理是，星敏感器產(chǎn)品放在平面度更高的大理石平臺(tái)上，橡皮錘敲擊星敏感器產(chǎn)品本體結(jié)構(gòu)進(jìn)而對(duì)星敏感器產(chǎn)品的安裝法蘭產(chǎn)生了作用力，大理石平臺(tái)對(duì)安裝法蘭有反作用力從而校正星敏感器產(chǎn)品安裝法蘭的平面度，但這種校正平面度的方法過于間接且實(shí)施過程中難以量化，在實(shí)際實(shí)施過程中常有經(jīng)過多次敲擊后星敏感器產(chǎn)品的平面度仍難以達(dá)標(biāo)的案例發(fā)生。