A multi-level micro-vibration system test method and system is presented. Firstly, micro-vibration is sorted out and classified. Then, according to the different characteristics of micro-vibration sources, a single-stage micro-vibration test system is built to understand the characteristics of micro-vibration sources or the transmission characteristics of micro-vibration isolators. Then, a sub-system micro-vibration test system is built to carry out sub-system micro-vibration test. Understand the coupling characteristics of micro-vibration source and boundary conditions and the transmission characteristics of micro-vibration system; then build a system-level micro-vibration test system, carry out system-level micro-vibration test to understand the impact of micro-vibration on optical system; finally, carry out large-scale system-level micro-vibration test using satellite in-orbit test stage to fully verify the micro-vibration correlation analysis and design. Considering all aspects of micro-vibration and solving the problem of micro-vibration comprehensively, it effectively avoids the problem that traditional single-machine, single-subject and local test can not solve the system problem, and fills the technical gap in this field in China.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法及系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及高分辨率遙感衛(wèi)星各種微振動對光學(xué)相機(jī)等有效載荷成像質(zhì)量影響的試驗(yàn)方法，屬于系統(tǒng)級多學(xué)科試驗(yàn)驗(yàn)證領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
微振動是指航天器在軌運(yùn)行期間，由于搭載設(shè)備(如動量輪等高速轉(zhuǎn)動部件、太陽翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)等步進(jìn)部件、紅外相機(jī)擺鏡等擺動部件)正常工作造成的航天器幅度較小的往復(fù)運(yùn)動。微振動源指引起微振動的設(shè)備。微振動能量很小，相比發(fā)射段力學(xué)環(huán)境造成的應(yīng)變，微振動至少小1個量級，不會造成結(jié)構(gòu)破壞。除了幅值較小，微振動的頻率范圍很廣，姿態(tài)控制系統(tǒng)難以測量，也無法全頻段控制。微振動主要影響光學(xué)相機(jī)等對微振動敏感的設(shè)備，是高分辨率遙感衛(wèi)星必須解決的問題。微振動的主要特點(diǎn)：①微小性：微振動的能量很小，與發(fā)射段相比，微振動導(dǎo)致的應(yīng)變至少小1個量級，通常不會造成結(jié)構(gòu)破壞。這也是很多航天器設(shè)計忽略其影響的原因。②固有性：微振動是由微振動源正常工作引起的，不是故障或其他原因造成，是微振動源的固有特性。除非不使用該種微振動源，否則微振動的影響就始終存在。③難控性：微振動幅值較小，頻率較高，姿態(tài)控制系統(tǒng)難以測量，也無法全頻段控制；此外，微振動覆蓋頻段很廣，基本上無法通過一種手段對其進(jìn)行控制。往往需要多種手段組合，必要時還有進(jìn)行后期處理。④敏感性：微振動主要影響光學(xué)相機(jī)等對微振動敏感的設(shè)備，是高分辨率遙感衛(wèi)星必須解決的問題。由微振動的固有性可知，只要使用動量輪、太陽翼等活動部件，就無法避免微振動帶來的影響。隨著高分辨對地觀測系統(tǒng)實(shí)施，相機(jī)分辨率、焦距等性能大幅提升，對微振動敏感度也隨之大幅提高，漸已成為制約高分辨率遙感衛(wèi)星水平提升的瓶頸技術(shù)問題...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于步驟如下：(1)根據(jù)整星方案設(shè)計對星上的微振動源進(jìn)行分類：含高速轉(zhuǎn)動部件的微振動源、含柔性附件部件的微振動源、含擺動沖擊部件的微振動源以及含微振動隔振器的微振動源；(2)針對每一類微振動源搭建單機(jī)級試驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行單機(jī)級微振動試驗(yàn)，得到微振動源產(chǎn)生力和力矩的幅值大小、頻率分布以及隔振器的傳遞特性；(3)搭建相應(yīng)分系統(tǒng)試驗(yàn)平臺并進(jìn)行分系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)，所述分系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)包括微振動源與邊界條件耦合微振動試驗(yàn)以及整星微振動結(jié)構(gòu)傳遞試驗(yàn)，確定微振動源與微振動源安裝結(jié)構(gòu)之間的耦合特性，以及微振動的結(jié)構(gòu)傳遞特性；(4)搭建系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)；(5)進(jìn)行大系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)，利用在軌衛(wèi)星，通過全鏈路試驗(yàn)最終驗(yàn)證相關(guān)仿真分析結(jié)果；針對含柔性附件部件的微振動源，搭建含重力卸載的微振動源地面測量系統(tǒng)，包括地基(11)、第一空氣彈簧(12)、第一地基隔振平臺臺體(13)、龍門架(14)、龍門架轉(zhuǎn)接件(15)、第一六分量測力平臺(16)、六分量測力平臺轉(zhuǎn)接件(17)、氣浮軸承、模擬件連接件(23)、柔性結(jié)構(gòu)模擬件(24)和供氣氣管(25)；...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于步驟如下：(1)根據(jù)整星方案設(shè)計對星上的微振動源進(jìn)行分類：含高速轉(zhuǎn)動部件的微振動源、含柔性附件部件的微振動源、含擺動沖擊部件的微振動源以及含微振動隔振器的微振動源；(2)針對每一類微振動源搭建單機(jī)級試驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行單機(jī)級微振動試驗(yàn)，得到微振動源產(chǎn)生力和力矩的幅值大小、頻率分布以及隔振器的傳遞特性；(3)搭建相應(yīng)分系統(tǒng)試驗(yàn)平臺并進(jìn)行分系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)，所述分系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)包括微振動源與邊界條件耦合微振動試驗(yàn)以及整星微振動結(jié)構(gòu)傳遞試驗(yàn)，確定微振動源與微振動源安裝結(jié)構(gòu)之間的耦合特性，以及微振動的結(jié)構(gòu)傳遞特性；(4)搭建系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)；(5)進(jìn)行大系統(tǒng)級微振動試驗(yàn)，利用在軌衛(wèi)星，通過全鏈路試驗(yàn)最終驗(yàn)證相關(guān)仿真分析結(jié)果；針對含柔性附件部件的微振動源，搭建含重力卸載的微振動源地面測量系統(tǒng)，包括地基(11)、第一空氣彈簧(12)、第一地基隔振平臺臺體(13)、龍門架(14)、龍門架轉(zhuǎn)接件(15)、第一六分量測力平臺(16)、六分量測力平臺轉(zhuǎn)接件(17)、氣浮軸承、模擬件連接件(23)、柔性結(jié)構(gòu)模擬件(24)和供氣氣管(25)；第一地基隔振平臺臺體(13)通過第一空氣彈簧(12)固定安裝在地基(11)上，第一空氣彈簧(12)通過供氣氣管(25)提供穩(wěn)壓氣體，龍門架(14)固定安裝在第一地基隔振平臺臺體(13)上，龍門架轉(zhuǎn)接件(15)固定安裝在龍門架(14)的頂部，第一六分量測力平臺(16)通過龍門架轉(zhuǎn)接件(15)懸掛在龍門架(14)上，通過六分量測力平臺轉(zhuǎn)接件(17)將被測微振動源(18)固定安裝在第一六分量測力平臺(16)上；模擬件連接件(23)將柔性結(jié)構(gòu)模擬件(24)與氣浮軸承連接起來，被測微振動源(18)通過氣浮軸承驅(qū)動柔性結(jié)構(gòu)模擬件(24)轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：針對含高速轉(zhuǎn)動部件的微振動源以及含擺動沖擊部件的微振動源，搭建含高速轉(zhuǎn)動部件的微振動源地面測量系統(tǒng)，包括電磁屏蔽平臺(1)、噪聲消除裝置(2)、第二六分量測力平臺(3)、第二地基隔振平臺臺體(4)、第二空氣彈簧(5)、第二供氣氣管(6)和第二地基(7)；第二地基隔振平臺臺體(4)通過第二空氣彈簧(5)固定安裝在第二地基(7)上，用于消除電磁干擾的電磁屏蔽平臺(1)固定安裝在第二地基隔振平臺臺體(4)上，形成封閉空間，第二六分量測力平臺(3)位于所述封閉空間內(nèi)，且固定在第二地基隔振平臺臺體(4)上，噪聲消除裝置(2)附著在電磁屏蔽平臺(1)內(nèi)部，用于消除噪聲影響，第二空氣彈簧(5)通過第二供氣氣管(6)提供穩(wěn)壓氣體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：第二地基隔振平臺臺體(4)截面為T字形，上表面為矩形。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：第二空氣彈簧(5)的剛度范圍為5×105N/m～4×107N/m之間，從而保證地面測量系統(tǒng)的固有頻率在0.1～1Hz之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：噪聲消除裝置(2)采用金屬隔聲-吸聲材料，金屬隔聲-吸聲材料的厚度為100mm，隔聲量為45dB，外表面為隔聲面并由1.5mm厚的鍍鋅鋼板或含鋁鍍鋅板制成，內(nèi)表面為吸聲面并由穿孔金屬板制成，內(nèi)腔填充隔聲、吸聲及阻尼材料。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：電磁屏蔽平臺(1)為箱狀結(jié)構(gòu)，包括龍骨框架以及冷軋鋼板，龍骨框架由槽鋼、方管焊接而成，地面龍骨與地面進(jìn)行絕緣處理，電磁屏蔽平臺(1)的側(cè)壁冷軋鋼板厚度2mm，頂部冷軋鋼板厚3mm，電磁屏蔽平臺(1)的結(jié)構(gòu)焊接采用CO2保護(hù)焊，且龍骨框架以及冷軋鋼板均進(jìn)行防銹處理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：第一地基隔振平臺臺體(13)截面為T字形，上表面為矩形。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：氣浮軸承包括氣浮軸承支撐件(19)、氣浮軸承定子(20)、氣浮軸承轉(zhuǎn)子(21)以及空氣管路(22)；氣浮軸承定子(20)通過氣浮軸承支撐件(19)固定在龍門架轉(zhuǎn)接件(15)上，氣浮軸承轉(zhuǎn)子(21)從氣浮軸承定子(20)中間穿過，兩者之間為高壓氣膜，相對無摩擦滑動，空氣管路(22)用于給氣浮軸承供氣。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：通過調(diào)整氣浮軸承支撐件(19)的位置，進(jìn)而調(diào)整被測微振動源(18)、柔性結(jié)構(gòu)模擬件(24)和氣浮軸承之間的相對位置，使得被測微振動源(18)處于垂向平衡位置，所述被測微振動源(18)為驅(qū)動電機(jī)，柔性結(jié)構(gòu)模擬件(24)為太陽翼結(jié)構(gòu)模擬件或數(shù)傳天線結(jié)構(gòu)模擬件。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：所述氣浮軸承為徑向雙止推氣浮軸承，該氣浮軸承共形成兩層氣膜，一層作用力為垂向，一層作用力為徑向。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多層次微振動系統(tǒng)試驗(yàn)方法，其特征在于：針對含微振動隔振器的微振動源，搭建含微振動隔振器的微振動源試驗(yàn)系統(tǒng)，含微振動隔振器的微振動源試驗(yàn)系統(tǒng)包括所述含高速轉(zhuǎn)動部件的微振動...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龐世偉，朱衛(wèi)紅，羅繼強(qiáng)，楊松，郭倩蕊，趙晨光，
申請(專利權(quán))人：北京空間飛行器總體設(shè)計部，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。