某卫星大型天线真空低温展开试验

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1、第27卷第2期航天器环境工程2010年4月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERINGl57蔓曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼量曼量皇曼鼍曼曼Ill!曼蔓皇曼量曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼蔓曼曼曼!皇曼曼曼!曼皇曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼量曼皇曼曼皇舅曼某卫星大型天线真空低温展开试验从强，徐燕菱(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要：文章采用试验件主动控温的方法，完成了某卫星大型天线常压低温展开试验，对天线进行了展开控制和结构应变及展开阻力矩的测试，试验结果验证了天线在空间复杂温度

2、环境中成功解锁、展开和锁定的能力，为大型空间展开机构的地面试验积累了经验。关键词：天线；可展开机构；真空；低温中图分类号：V416．5文献标识码：A文章编号：1673—1379(2010)02-0157-03DoI：10．3969／j．issn．1673-1379．2010．02．0061前言某卫星天线其尺寸较大且结构复杂，根据卫星构型要求需要在发射阶段保持收拢状态，到达空间预定轨道后按地而指令进行展开和锁定。而空间的真空、高低温环境十分恶劣，对展开机构的正常展开、锁定有较大的影响。卫星在轨飞行时，由于星体和太阳能电

3、池阵的遮挡，使得部分天线处于阴影中，而部分天线被阳光照射，这样在天线的各部分间就形成了温度差，从而引起结构的变形，对天线的展开也有很大的影响。因此需要在地面尽量真实地模拟卫星在轨的实际温度环境，以检验天线可靠解锁、展开、锁定的能力。地面热真空试验的对象一般为卫星系统、电子单机、结构等状态固定的产品，对于天线、太阳能电池阵等大型空间可展开部件，由于试验难度和成本等原因，一般只针对活动部件来进行试验，而较少针对完整的展开部件来进行热真空环境下的展开试验。随着空间可展开部件复杂程度的增加，如桁架式展开天线，单一部件的热真空

4、试验已经不能完全说明系统的展开可靠性，有必要对其进行完整的可展开部件在热真空环境下的展开试验。2试验对象和试验要求2．1试验对象与试验原理天线试验件主要包括天线内板、天线外板、模拟中板和安装模拟墙，如图l所示。安装模拟墙与立式真空罐底板连接，展开前，天线内板和天线外板通过压紧释放装置收拢压紧在安装模拟墙上。天线展开时，压紧释放装置解锁，驱动电机启动，使内板相对于安装模拟墙转动，天线外板相对于天线内板转动。为消除地面重力对天线展开的影响，天线内、外板通过吊索连接并固定在真空罐体内直线导轨的滑车上，两根吊索的张力分别与天

5、线内、外板的重量相等，并通过其质心。阋图l天线地面展开试验原理图Fig．1Principleofgroundantennadeploymenttest2．2试验要求天线在轨展开时，上部被太阳能电池阵遮挡，处于低温状态。通过计算，明确了试验温度的分布要求，选取天线上的关键部位进行了较为严格的温度控制。在低温下进行天线展开控制试验的同时需要进行天线结构的应变测试，通过应变值可以分析天线结构随温度变化的变形和受力情况。收稿日期：2008—10-21；修回日期：2009—12—24基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：从强

6、(1973一)，男，高级工程师，从事空间机构的研究工作。联系电话：(010)68744290。航天器环境工程2010年第27卷在天线展开过程中进行展开阻力矩测试，以获取低温F机构的驱动力矩裕度。3真空低温试验方案试验方案主要包括真空低温环境模拟、天线温度控制、零重力模拟、天线展开控制及性能测试等部分[1】o3．1真空低温环境试验在立式真空罐中进行，主要有6项技术要求。(1)工作压力：优于6．67x104Pa；(2)热沉温度：≤一185℃；(3)内壁表面吸收系数：>10．85；(4)真空系统：无油真空系统；(5)罐体的

7、有效空间：直径5．1m，高11m；(6)罐内安装摄像机和照明设备，用于监视和记录天线展开的过程。3．2试验对象的温度控制由于需要模拟天线上的温度分布，必须对天线进行温度控制且要求在±5℃偏差范围内。在天线的内板和外板上，分区域粘贴了电加热器，部分机构部件上也粘贴了电加热器，通过控制电加热器的开闭和功率大小调节试验对象对应部位的温度值。对于难以实施电加热器粘贴的部件(如展开铰链)，采用了红外灯加热的方法，通过红外灯的功率调节进行控温。3．3零重力模拟如图1所示，零重力模拟装置主要由直线导轨、圆弧导轨、滑车、滚轮、吊索等

8、组成。直线导轨可以绕其一端的转轴转动，另一端的滚轮在圆弧导轨上滚动；滑车可以在直线导轨上滑动；吊索中包含有弹簧，其施加的张力与被平衡的天线部分重量相等。要求在天线展开过程中，吊索张力与被平衡天线部分重量的比值在0．95"-1．05之间。在天线展开过程中，滑车和直线导轨跟随天线运动。在转轴部位和导轨结构上安装有加热器，以保证在真空低温环境下零重力