[发明专利]一种压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星机构领域，尤其涉及一种航天领域空间飞行器上使用的压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法。

背景技术

卫星或其他航天飞行器根据任务需求或由于一些约束条件的限制往往需要完成一些压紧释放的动作，如母体和子体、个体和主体之间的在轨分离等，这类动作的完成都是通过复杂的机构系统来实现的，机构系统不仅要保证航天器在地面及飞行过程中为目标载荷提供可靠的约束条件，同时还要保证航天器入轨后能够安全可靠的将目标载荷分离。

压紧和释放是这类机构系统中最主要的两个功能，同时也是最关键的两个受力作用环节。压紧就是指航天器在地面或发射过程中将目标载荷约束在指定的位置上并间接保证其所处的力学环境，由于航天器在地面或发射过程中的力学环境非常复杂、同时目标载荷对工作环境的要求较为苛刻，这就给压紧机构工作的可靠性提出了较高的要求，导致压紧机构系统组成复杂；释放就是指航天器在进入预定轨道后将压紧机构提供给目标载荷的约束减除，完成目标载荷与航天器母体的分离或局部分开，释放机构一般都是先通过火工装置对压紧机构进行解锁，然后释放机构开始动作将目标载荷分离，由于航天器在地面和飞行过程中经受了各种各样的力学环境，这就同样给释放机构工作的可靠性提出了很高的要求，从而也导致了释放机构系统的组成较为复杂。

压紧释放机构广泛应用于航天器上天线、帆板等产品的压紧和释放，一般压紧释放机构是影响航天器成败的单点失效环节，要求要有很高的可靠度，其在轨释放主要受高低温环境的影响，目前实现准确的可靠度评估较为困难。

因此，有必要提出一种成本较低，并能够实现准确评估的压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种能够解决传统评估方法需要大样本量、成本过高，且未能考虑空间高低温环境问题的压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法，从而能够计算得出压紧释放机构在轨释放可靠度，具体的，该方法包括如下步骤：

S1：对压紧释放机构任务剖面分析，根据广义强度应力法对释放可靠度建模并得出可靠度计算模型；

S2：确定压紧释放机构的释放特征量，其中，释放驱动力作为广义强度特征量，释放阻力作为广义应力特征量；

S3：根据在轨高低温环境对被压紧产品的热变形进行仿真分析，进而得到不同位置处的压紧释放机构释放时的受载情况；

S4：将步骤S3分析结果作为可靠性试验方案的输入条件，在地面常温条件下测得在轨温度变化时的释放可靠度，并计算特征量数据样本；

S5：根据特征量小样本进行分析，计算压紧释放机构可靠度；

S6：根据特征量小样本数据，结合蒙特卡罗法对压紧释放机构计算可靠度精确度进行评估。

较佳地，所述步骤S2进一步包括：确定将决定压紧释放机构能否释放以及同时可通过试验方法测量的因素作为特征量。

较佳地，所述步骤S3进一步包括：根据不同安装位置的压紧释放机构温度情况对被压紧产品的热变形进行仿真分析，进而得到压紧释放机构的受载情况。

较佳地，所述步骤S4进一步包括：在地面常温试验中，将模拟分析得出的变形量或额外载荷均加载至所述压紧释放机构上，并同时实测广义应力特征量和广义强度特征量，且根据至少两组所述广义应力特征量和所述广义强度特征量得到两组小样本，小样本数目一般不少于10个。

较佳地，所述步骤S5进一步包括：针对所述两组小样本进行分析，得到两组小样本的分布情况，并根据所述步骤S1选取的可靠度模型进行可靠度计算。

较佳地，所述步骤S6进一步包括：将所述步骤S5分析计算的可靠度进行蒙特卡罗仿真，模拟出大样本量的广义应力特征量及广义强度特征量；并对广义应力特征量和广义强度特征量进行计算，完成压紧释放机构在轨释放可靠度计算值的精确度评估。

较佳地，所述被压产品包括SAR天线、帆板或其他航天器的可展开机构。

较佳地，所述变形量或额外载荷的常温地面试验通过拉力机或其他能精确地(且精度优于1N量级)对所述压紧释放机构施加载荷量或位移量的专用试验平台实现。

较佳地，所述可靠度评估值的置信度的计算方法为：根据蒙特卡罗方法中的样本量N、给定置信度γ，且在可靠度的分布密度函数中，该(1-γ)^N的整数部分对应的可靠度即为给定置信度γ下的可靠度下限值。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：