[发明专利]航天器消声隔振微振动试验室

说明书

技术领域

本发明属于航天器微振动测试试验技术领域，具体涉及一种航天器消声隔振微振动试验室。

背景技术

微振动是指航天器在轨运行期间，星上转动部件高速转动、大型可控构件驱动机构步进运动、变轨调资期间推力器点火工作、大型柔性结构进出阴影冷热交变诱发扰动等都会使星体产生一种幅值较小、频率较高的抖动响应。大多数航天器都存在微振动扰动源。由于微振动力学环境效应幅值小、频率高，对于大部分航天器不会产品明显影响，通常予以忽略。但是对于高精度航天器将严重影响有效载荷指向精度、稳定度以及分辨率等重要性能指标。目前，国内外已经开展了微振动扰动源对高精度航天器产生响应的测试分析。

1990年Eyerman和Shea对航天器在轨扰动进行了全面总结，认为反作用轮和热扰动影响最大，20世纪90年代末，Bialke发表了一系列论文，对反作用轮扰动的来源、实验和数学建模进行了全面阐述。NASA于20世纪80年代对HST的反作用轮扰动进行了深入研究。Melody于1995年利用单个反作用轮扰动实验数据导出了反作用轮组的随机扰动模型。以上分析主要得出以下结论：反作用轮产生的扰动主要由飞轮本身质量分布部均匀造成的静不平衡和动不平衡引起。此外，轴承扰动、电机扰动和电机驱动误差等也会造成一定的扰动。Collins于1994年、Castles和James于1996年分别独立分析了超低温制冷器产生扰动的原因。为了进行相关的测试，国外专门建立了相关的测试设备，测试实验室采用隔振垫并结合超静的噪声净化环境来消除外部环境对微振动平台的振动干扰，为得到与在轨数据相近的结果，除模拟地面常压环境外，还模拟在轨真空环境，例如：NASA购置了1套ESTEC研制的微振动测试平台。

除了在测试设备上提升以满足航天器微振动测试需求外，在试验室建设方面欧美国家起步较早，对微振动测试验证已进行了深入的研究及应用，建立了各种专用微振动测试设备及实验室，微振动测试水平已达到10-6g。

目前国内也有相关单位开展了对微振动特性研究分析，北京航空航天大学程伟等人，利用刚性六分量测试平台和柔性分量测试平台对反作用轮的扰动特性进行了测量。测试环境为普通实验室环境，其测试结果精度不能满足型号需求。在没有其它设备可用的情况下采用北航设备完成了部分CMG的微振动扰源测试实验，其背景噪声较大，时域谱峰值约1N，背景噪声对测试结果影响较大。

在单机扰源测试方面，申请人目前结合型号需求开展了单机的微振动测试及相关技术研究，并引进了1套ESTEC的干扰源微振动测试设备。由于目前没有超静场地可用，对于背景噪声隔离通常采用关闭空调、减少人员走动等影响，但背景噪声仍不能满足测试要求，设备相关的技术指标在现场不能进行验证，背景噪声大于8mN，不能满足0.1mN的测试精度要求。

基于上述分析可知，背景噪声直接影响微振动测试精度，由于干扰源微振动测试精度要求非常高，目前实验室环境大大降低了相关设备的技术性能指标，因此，需要综合考虑设备的使用情况，研制一个用于航天器干扰源测试的消声隔振微振动试验室。

发明内容

本发明旨在提供一个航天器消声隔振微振动试验室，满足单机干扰源微振动测试，多组合干扰源测试，部分超高精度小卫星及大部件微振动测试需求。

本发明采用如下的技术方案：

航天器消声隔振微振动试验室分为测试室和控制室两个房间，测试室包括房间主体，隔振平台，模拟测试系统和辅助设施，测试室的房间主体为半消音室，地面为自流平地面且承载满足待测设备或大型单机产品的承重要求，测试室的顶板及四周墙壁均设置有吸声尖劈，测试室的地面中心位置处设有三个隔振平台，保证设备工作时与地面的二级隔振，隔振平台上为三种不同需求的测试工位，其中1号隔振平台为单机微振动绕源测试工位，上面安装两个航天器单机干扰源测试平台，2号隔振平台为多自由度绕源模拟专用工位，上面安装六自由度绕源模拟系统，3号隔振平台为载人航天单机噪声源设备声功率测试，大部件及小型卫星整星微振动测试的工位，上面为产品及微振动测试工装等，满足单机干扰源微振动测试，多组合干扰源模拟，部分超高精度小卫星及大部件微振动的测试需求，测试室侧面开有利于测试设备或产品进出的隔声门，测试室内还设置有空调通风，监控设备，吊葫芦(承重3吨)等辅助设施；控制室为常规航天器环境试验测试间，地面铺设地毯，墙体贴穿孔吸声板，吊顶为岩棉穿孔吸声板，配备空调通风，监控显示等辅助设施。

其中，测试室按照半消声室设计原则进行墙面，地面及吊顶部分的实施。