[发明专利]一种三飞轮一体化布局装置及其安装调整方法

说明书

本发明公开了一种三飞轮一体化布局装置及其安装调整方法。三飞轮一体化布局装置包括：树状支架、飞轮；树状支架包括支架本体；纵向飞轮安装在主支撑杆一端，主支撑杆另一端与飞行器连接；主支撑杆沿飞行器机体坐标系Y轴方向，纵向飞轮的主惯量轴沿飞行器机体坐标系Y轴方向；横向飞轮、斜置飞轮分别安装在各斜向支撑杆端部，与横向飞轮连接的斜向支撑杆与主支撑杆垂直，沿飞行器机体坐标系Z轴方向，横向飞轮的主惯量轴沿飞行器机体坐标系Z轴方向；各结构连接杆与主支撑杆垂直，端部连接飞行器。本发明解决了航天飞行器舱内空间紧凑，三飞轮组布局困难，同时由于舱内空间开敞性不好，安装操作空间不足，测量光路可达性不好的问题。

技术领域

本发明涉及一种三飞轮布局装置及其安装方法，属于航天飞行器结构总体布局设计领域。

背景技术

航天飞行器在轨执行任务期间改变飞行姿态或者控制外部干扰，需要飞轮进行姿态控制。飞轮的作用原理是用力矩电机使角动量轮加速或减速，产生的反作用力矩作为控制力矩用于改变飞行器姿态或者对抗干扰力矩。航天飞行器飞轮组一般采用4个飞轮，其中3个相互正交，另一个斜装在3个正交飞轮合成角动量矢量的相反方向。

大部分航天器的4个飞轮组都是单独布置，由4个支架分别支撑飞轮，使得飞轮支架质量重、占用的空间大。由于常规航天飞行器的布局空间比较充足，布局空间问题不是很紧迫。但是随着航天飞行器的结构越来越紧凑，内部空间越来越小，舱内设备充填率增大，尤其是空天飞行器，能够让飞轮布局空间非常狭小，需要在狭窄的空间内进行飞轮组的布局、安装和测量非常困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有的技术不足，提供了一种三飞轮一体化布局装置及其安装调整方法，解决了航天飞行器舱内空间紧凑，三飞轮组布局困难，同时由于舱内空间开敞性不好，安装操作空间不足，测量光路可达性不好的问题。通过将三个飞轮集成布局，采用树状支架方案，同时使用转接棱镜，将测量的基准棱镜转接出半封闭空间，实现经纬仪的测量光路可达性。

本发明所采用的技术方案是：一种三飞轮一体化布局装置，包括：树状支架、飞轮；飞轮包括横向飞轮、纵向飞轮、斜置飞轮；树状支架包括支架本体；支架本体为一体化的树形支架，包括主支撑杆、斜向支撑杆、结构连接杆；纵向飞轮安装在主支撑杆一端，主支撑杆另一端与飞行器连接；主支撑杆沿飞行器机体坐标系Y轴方向，纵向飞轮的主惯量轴沿飞行器机体坐标系Y轴方向；横向飞轮、斜置飞轮分别安装在各斜向支撑杆端部，与横向飞轮连接的斜向支撑杆与主支撑杆垂直且沿飞行器机体坐标系Z轴方向，横向飞轮的主惯量轴沿飞行器机体坐标系Z轴方向；与斜置飞轮连接的斜向支撑杆与飞行器机体坐标系的X、Y、Z轴均成指定的夹角；各结构连接杆与主支撑杆垂直，端部连接飞行器。

所述树状支架还包括支架与飞轮连接接口；横向飞轮、斜置飞轮与斜向支撑杆之间，纵向飞轮与主支撑杆之间通过支架与飞轮连接接口连接；支架与飞轮连接接口为带有螺钉孔的圆盘结构，通过螺钉分别与横向飞轮、斜置飞轮、纵向飞轮连接；

所述树状支架还包括支架与飞行器连接接口；各结构连接杆、主支撑杆通过支架与飞行器连接接口与飞行器连接；支架与飞行器连接接口为带有螺钉孔的圆盘结构，通过螺钉固定在飞行器上。

与斜置飞轮连接的斜向支撑杆与飞行器机体坐标系的X、Y、Z轴均成54.73°的夹角。

所述树状支架的材料为T800碳纤维环氧树脂基复合材料。

所述连接杆的材料为铝合金。

所述测量棱镜的材料为9Cr18不锈钢。

一种三飞轮一体化布局装置的安装调整方法，包括如下步骤：

步骤一、将横向飞轮、斜置飞轮分别安装在树状支架的各斜向支撑杆端部；将纵向飞轮安装在树状支架的主支撑杆一端；