[发明专利]一种复杂空间机构的地面热试验方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器热控制技术领域，涉及一种大型复杂空间机构的地面热试验方法。

背景技术

随着航天技术的发展，复杂大型空间机构开始在航天器上应用，大型复杂空间转动机构在轨为运动状态，其在轨姿态多变，外热流也复杂多变，在轨所面临的环境条件极为恶劣。鉴于目前地面热试验模拟外热流方法的局限性以及空间机构结构的复杂性，复杂大型空间机构的地面热试验验证也成为了一个难题。

复杂大型空间机构在地面热试验中要求动作，而为消除地面重力影响，辅助空间机构的运动，在地面热试验中需要为空间机构设计试验工装辅助其动作，试验工装的引入难免会对空间机构的试验验证造成影响。另外，现今航天器地面热试验的外热流模拟方法中，通常有以下的几种方法：使用太阳模拟器来模拟、红外加热模拟吸收热流法(如红外笼、红外灯阵)、表面接触式电加热器。

对于复杂大型空间机构来说，采用太阳模拟器来模拟其在轨外热流是最佳方法，该方法属真实模拟方法，能模拟太阳辐照的准直性和空间辐照均匀性，使用于这种外形复杂、在轨姿态多变、外热流复杂多变的空间机构。但鉴于目前国内的实际条件有限，无可适用于大型空间机构的太阳模拟器，则此方法不能采用。红外模拟方法适用于外形简单、试验过程中固定不动的试验件，对于这种复杂大型空间机构来说，是不适用的。对于复杂大型空间机构，现阶段最好的选择只能采用表面接触式电加热器来模拟外热流。表面接触式电加热器方法外热流模拟稳定、准确，热响应快，适用瞬态模拟。但空间机构的结构复杂，还有多处运动部位；使用电加热片无法模拟的部位包括：转动机构处、构型复杂无法粘贴加热片的地方、试验工装与空间机构的连接处以及空间机构锁紧释放机构的分离部位等。另外，地面热试验中试验工装的引入，也导致了对空间机构外热流有较大遮挡影响以及对安装面温度传导影响的航天器不能模拟。

以上几种因素的影响，均导致了大型复杂空间机构地面热试验与其在轨状态的差异，且影响较大，则地面热试验如何来实现对空间机构的验证就成为一个难以解决问题。

发明内容

本发明针对目前地面模拟条件有限，在无大型太阳模拟器的情况下及地面试验工装(辅助大型复杂空间机构动作)引入的情况下，提出了一种复杂空间机构地面热试验方法，利用了热分析计算及热试验相结合的方法，实现了大型复杂空间机构建地面热试验的验证工作。

该复杂空间机构的地面热试验方法，包括以下步骤：

第一步：在复杂空间机构控制器及相机的散热面上粘贴用于模拟外热流的加热片，再在加热片上喷涂与散热面涂层相同发射率的替代涂层；

第二步：对地面试验工装进行热控试验，在地面试验工装上与复杂空间机构的连接处轴承外圈上设置加热回路，该加热回路对其在复杂空间机构上转动轴上连接处进行跟踪控温，减小连接轴承对复杂空间机构转动轴的热影响；

第三步：建立与地面试验工装一体的空间机构在空间模拟器内的试验模型，并对试验中各种工况进行热分析计算；

第四步：对安装了地面试验工装的复杂空间机构进行热控实施，包括粘贴用于控温的加热片、测控温温度传感器、包覆用于隔热的多层隔热材料；完成后空间机构按照试验中的运动模式进行动作检查；

第五步：开始复杂空间机构的地面热平衡试验；

第六步：利用试验数据对复杂空间机构地面试验的热分析计算模型进行修正；再利用修正的试验模型来修正复杂空间机构的在轨飞行模型，对复杂空间结构的在轨飞行温度进行预估。

采用电加热片来模拟其在轨外热流；且只模拟复杂大型空间机构散热面的外热流，对于其余表面的外热流不模拟；

航天器对空间机构安装面的影响按照在轨计算温度来定温模拟、

本发明的有益效果：

本发明是针对复杂大型空间机构的地面热试验验证方法。目前地面模拟条件有限，在无大型太阳模拟器的情况下及地面试验工装(辅助大型复杂空间机构动作)引入的情况下，提出了其地面热试验验证方法，利用了热分析计算及热试验相结合的方法，实现了大型复杂空间机构建地面热试验的验证工作。

附图说明

图1为安装了地面工装的复杂空间机构示意图；

其中1-转动轴；2-控制器；3-散热面；4-相机；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步介绍。