太阳电池阵锁定冲击试验方法

《太阳电池阵锁定冲击试验方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航天器环境工程第28卷第5期446SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING20ll{li10J】太阳电池阵锁定冲击试验方法陶炯呜1一，张春雨2，蒋国伟2，王萌2(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030；2．上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：为了研究太阳电池阵展开到位时产生的锁定冲击对卫星本体或驱动机构等装置的影响，需要对冲击力矩的大小进行测试。文章通过锁定冲击试验对锁定瞬间太阳电池阵根部产生的应变进行采集；然后对试验数据进行分析、处理，获取了太阳电池阵到位锁定时的冲击力矩，并将试验值与仿真分析的结

2、果进行比对，证明了该试验方法的有效性；最后针对卫星在轨运行环境与地面试验环境的差异，提出了试验改进措施。关键词：太阳电池阵；锁定冲击；仿真分析；地面试验中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1673-1379(2011)05-0446-04DoI：10．3969／j．issn．1673-1379．2011．05．0080引言太阳电池阵是卫星的关键部件之一，负责为卫星的运行提供电源。目前大多数卫星采用可展开式太阳电池阵，在进入预定轨道之后通过展开机构中的驱动弹簧使太阳电池阵展开到位【11。太阳电池阵在展开过程中不断加速，因此在到位锁定

3、时由于动能瞬间转化为应变能会对卫星本体或者与其直接连接的驱动机构产生冲击载荷，严重时将导致卫星姿态失控或驱动机构部分功能失效，最终影响卫星寿命。其他相关研究和工程研制的实践经验表明，在太阳电池阵锁定时刻的主要破坏形式为：绕根部铰链转轴方向的冲击力矩过大导致卫星本体和驱动机构被破坏。因此本文通过试验的方法对太阳电池阵根部铰链在锁定瞬间的应变进行采集，然后分析、处理试验数据获取太阳电池阵锁定时产生的冲击力矩，并将其与仿真分析的结果进行比对，从而评估试验效果并提出相应的改进措施。1仿真分析结果某卫星太阳电池阵由一个连接架和三块基板组成，连接架和基板之

4、间通过展开铰链铰接在一起(如图l所示)。它们在发射阶段通过压紧释放装置折叠收拢在卫星的侧壁上，进入预定轨道后响应解锁指令，在铰链内驱动弹簧的作用下展开并在规定位置锁定。分析模型主要由星体、连接架、基板、展开铰链4部分组成，仿真分析时分别考虑了在轨运行和地面试验两种环境，采用刚柔耦合的建模方法【2】。在进行地面试验环境下的仿真分析时加入了空气阻力的影响，空气阻力的模型简化为在每块基板上施加一垂直于基板的集中力，其大小与基板的面积和展开速度相关【3】。两种环境下的仿真分析结果如表l所示。图1太阳电池阵构成Fig．1Thecompositionofs

5、olarcellarray表1太阳电池阵锁定冲击力矩仿真分析结果TablelThesimulationresultsofsolararray’Simpacttorque所模拟的环境展开时间／s冲击力矩／(N·m)在轨运行12．16310地面试验29．76742试验方案及原理试验实施方案为在太阳电池阵模拟墙与根部铰链之间串联一个工装，该工装的两端分别与模拟墙和根部铰链连接，中间为一根矩形截面的测量杆，并在上面粘贴8个单向应变片作为应变测点。测量工装的构型及应变测点的布置如图2所示。收稿日期：2011-03．16；修回日期：2011-05．03作者

6、简介：陶炯呜(198l一)，男，主要从事卫星结构与机构的设计和分析工作。E-maihtimtao@tom．tom。第5期陶炯呜等：太阳电池阵锁定冲击试验方法⑧—j一y——，—————————二陶2测量T装及测点布置Fig．2Measuringtoolandthepositionsofmeasuringpoints在图2中的￡l、￡2处各布置4个应变测点，共8个测点。测量杆在弯曲状态下其截面上的弯矩％为m．：丝△占E，(1)．=一△占丘，～I，‘6Ae=了1(E—t+毛一幺)，(2)斗式中：E为材料的弹性模量；b、h分别为杆截面的长、宽；岛为相应

7、测点的应变值，t／为测点号。在实际测量过程中，为了尽量减少噪声和读数误差，采用了惠斯登全桥测量电路【4】(如图3所示)，并放大了采集信号的数值。占图3伞桥测量电路Fig．3Fullbridgetopologycircuit3锁定冲击试验3．1测试系统锁定冲击试验的应变测量采用DH5920动态信号测试系统。该系统包含动态信号测量所需的信号适调器(应变、振动等适调器)、直流电压放大器、低通滤波器、抗混滤波器、16位A／D转换器以及采样控制和计算机通讯的全部硬件。测试系统框图如图4所示。图4测试系统框图Fig．4Blockdiagramoftheme

8、asuringsystem试验过程中采样频率设置为5．12kHz。在每次测量前先对各通道桥盒进行平衡，再对各通道进行清零，使外界噪声干扰小于15u￡，