航天器装配定位机构的设计与实现

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1、航天器环境工程第29卷第4期464SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2012年8月航天器装配定位机构的设计与实现1,22吕景辉，刘玉刚（1.国防科学技术大学航天与材料工程学院，长沙410073；2.北京卫星环境工程研究所，北京100094）摘要：航天器装配定位机构是重要的技术改造项目之一，用于舱段精密对接与分解，其通过与空间定位系统、自动起吊装置的配合，实现舱段对接与分解过程的量化识别与自动控制。该机构主要设计有质心捕获、自动调平和旋转等功能，为舱段对接与分解提供基础支撑平台、航天器空间姿态调整和相关

2、数据支持。文章阐述了航天器装配定位机构原理，并对其主要功能的实现方法进行了设计。关键词：航天器装配定位；质心捕获；自动调平；质量控制中图分类号：V465文献标识码：B文章编号：1673-1379(2012)04-0464-04DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2012.04.0210引言定，而这种不稳定是造成装配操作可靠性降低的主要因素。在进行大型部件对接装配操作时，由于缺舱段的对接和分解、大型有效载荷安装、贮箱[1]乏精确定位装置和测量手段，再加上吊车、简单地安装、太阳电池阵对接及展开试验等工作是航天[2

3、]面工装移动精度不高和稳定性不好，对接部位的可器总装过程中关键工序和重要的质量控制点，同视性差，难以实现装配定位精度的量化，使装配质时也是产品安全控制点。现阶段这些大型部件的安[3]量无法得到保证。装定位均采用吊装的形式完成。基于航天器大型部件装配的需要，开展装配定在进行舱段安装时，各舱段内均已布满单机设位工艺技术的研究十分必要。本文对航天器装配定备、分系统部组件，也完成了系统级的高低频电缆位机构进行设计，以实现航天器质心捕获、自动调以及热控管线的布设，而且部分舱段已经完成系统[4]平和旋转控制功能。级测试。如果由于舱段对接、分解

4、作业的失误导致单机设备、线缆甚至分系统结构受到损伤，就需1设计原理要更换这些损伤的部分；如果是整星吊装对接或分航天器装配定位系统包括室内GPS系统、装解失误，将造成重大损失甚至危及人身安全，严重配定位机构、通用自动起吊装置以及相应的软件系影响航天器AIT进度。统等，这里仅介绍装配定位机构的原理和方案。舱段精密对接与分解技术是提升对接与分解装配定位机构用作航天器装配调整，实现对航装配质量和安全性的有效途径，主要应用在整星天器装配在各个方位的可控调节，完成装配的精确AIT阶段，如舱段垂直对接、大型部组件精密对接、对接。整星精密吊装对接

5、等作业。作为该技术的重要组成因此，装配定位机构须具有如下功能：部分的卫星装配定位机构，起着提供基础支撑平1）与航天器适配对接并承载航天器；台、航天器空间姿态调整和相关数据支持的作用。2）航天器质心捕获；目前我国航天器大型部件的装配技术仍然较3）自动调平；多地依靠工艺人员的工程实际经验和操作人员的4）旋转控制。技能水平，受人为因素的干扰使得装配操作不稳下面对上述功能的实现进行介绍。————————————收稿日期：2011-12-13；修回日期：2012-07-23基金项目：某卫星技术改造项目作者简介：吕景辉（1979—），男，主管

6、工艺师，从事航天器总装工艺与专业测试技术研究。联系电话：（010）68747241。第4期吕景辉等：航天器装配定位机构的设计与实现4652功能实现的角度分别为x轴和y轴与水平面的夹角，并将测量信号通过串口传输到主控计算机。主控计算机根2.1航天器质心捕获据角度值进行判断，当装配定位机构水平度超出设航天器重力对机构所施加压力的测量采用3定范围时，启动预先设定的自动调平控制程序，来只S型压力传感器实现。压力传感器输出信号经过调整螺旋升降机。倾角传感器、主控计算机、电机数据采集卡的A/D变换后传递给计算机，计算机驱动器、步进电机、螺旋升

7、降机构成了一个闭环控根据3个点的压力数据进行质心计算。制系统。此外，在螺旋升降机的行程极限位置还装为了便于质心计算，首先要在航天器与机构的有行程限位开关，当升降机到达行程极限时停止升对接面上建立一个平面坐标系。对接面坐标系以对降机运动并系统报警。接面中心为坐标原点，3个压力传感器的安装位置如图1所示。图2自动调平方案示意图Fig.2Schematicdiagramofautomaticlevelingscheme2.2.2四点支撑调平方案的实现图1压力传感器安装位置示意图Fig.1Positionsofpressuresensor

8、s1）四点支撑调平方案的特点3个传感器均匀分布在半径为R的圆周上，C装配定位机构的调平采用四点支撑调平方案。点为航天器在yOz平面的质心位置，各传感器的坐四点支撑调平是一种常见的调平形式，与三点支撑标为：y1=0.5R，z1=Rcos30°；y2=