[发明专利]绳网拖曳地面试验中的重力卸载与距离相模拟装置与方法

说明书

本发明公开了一种绳网拖曳地面试验中的重力卸载与距离相模拟装置与方法，属于航天器地面仿真技术领域，其中，装置主要包括：距离相模拟系统、重力卸载系统、传感器补偿系统和通讯系统，距离相模拟系统安装在绳网拖曳地面仿真系统的目标卫星模型上；重力卸载系统套在绳网拖曳地面仿真系统的绳索上；距离相模拟系统和重力卸载系统均通过通讯系统与绳网拖曳地面仿真系统和外界环境通信，传感器补偿系统通过通讯系统与绳网拖曳地面仿真系统通信。该装置可消除绳网拖曳地面仿真过程中重力对绳索以及拉力传感器的影响，且能随绳索的释放和收紧灵活改变卸载的重力大小，同时降低远距离地面仿真对实验空间的需求，降低了实验成本。

技术领域

本发明涉及航天器地面仿真技术领域，特别涉及一种绳网拖曳地面试验中的重力卸载与距离相模拟装置与方法。

背景技术

地球静止轨道废弃卫星长期占据轨道资源，其累积效应使得轨道资源日益紧张。近年来，针对废弃卫星和空间碎片的轨道清理问题逐渐开始引起各国的关注。绳网捕捉作为一种空间碎片主动清除技术，具有成本低、容错率高的优势。为了保证在发射上天后，能顺利完成设计的目标，在地面进行全面的试验和验证是必须的。

而目前现有的绳网捕捉地面实验大都存在未能排除绳网重力干扰以及仿真受实验场地空间限制的问题，具体如下：

张仁勇在《交会对接视觉相对导航系统半物理仿真》中提出了一种基于投影屏幕的仿真目标。其对空间目标的形态特性、运动特性和辐射特性进行模拟，同时对背景中的恒星进行模拟。通过目标模拟控制器输入参数，对空间目标和背景进行场景生成，再由投射设备将目标和背景图像按照设定投射到显示屏幕，其具有距离相模拟的功能。《交会对接视觉相对导航系统半物理仿真》中的目标卫星需要通过目标模拟控制器输入参数，生成空间目标和背景的场景，但由于目标卫星完全是通过模型生成的，其准确程度依赖于模型的可靠性。而且投影生成的特征光电与LED（LightEmitting Diode，发光二极管）充当的实际特征光点在光学特性上也有一定不同，在图形处理上可能会造成未知的影响。

张加波在基于《真空负压吸附的太阳翼重力卸载技术》中提出了一种基于真空负压吸附的用于太阳翼地面展开试验的重力卸载技术。试验系统主要包括：支撑桁架结构、大尺寸水平顶板、真空负压吸附重力卸载系统、太阳翼基板模型。根据太阳翼基板的展开过程，对重力卸载系统的关键性能参数进行分析，并在太阳翼单元的模拟展开过程中进行测试验证。《真空负压吸附的太阳翼重力卸载技术》中的重力卸载是基于负压吸附的，这就决定了这种重力卸载方式只能用于表面光滑的设备上，不适用于绳网的重力卸载中，同时整套系统较为复杂，而且成本较高。

发明名称为一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置（申请号为201220245912.1）的实用新型专利，公开了一种用于空间微波雷达伺服机构地面实验的重力卸载装置，该重力卸载装置包含：基座；连杆支架，该连杆支架的中部与所述基座连接设置；配平组件，该配平组件与所述连杆支架的一端连接设置；悬吊支架，该悬吊支架的顶端与所述连杆支架的一端连接设置，底端与安装在微波雷达伺服机构的俯仰通道支架上的天馈组件连接设置；所述悬吊支架通过连杆支架将所述反馈组件的重力作用传递至配平组件。这种重力卸载装置通过重力配平的方法消除地球重力对微波雷达伺服机构的影响。专利一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置通过重力配平的方法消除地球重力对卸载对象的影响。这种卸载方式在卸载对象本身需要进行移动时会破坏这种平衡，改变拉力的方向。