[发明专利]一种空间飞行器分离试验系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间飞行器地面试验技术领域，特别涉及一种空间飞行器分离试验系统及方法。

背景技术

随着空间飞行器的发展，特别是深空探测任务要求的发展，飞行器朝多组合状态，多飞行工况发展，如探月、探火、载人航天等任务，飞行器均由多器构成，飞行过程中涉及多器分离，研制过程中需开展大量地面分离试验，验证设计的正确性和合理性。目前，GJB2205规定了多种分离试验方法，分别为星箭解锁试验法、落塔式试验法、摆式试验法。星箭解锁试验法仅用于测试解锁功能，并不能测试分离的性能指标；大型分离体采用落塔式试验法，引入较大的空气动力学扰动误差，分离安全性差，分离后减速缓冲复杂；摆式分离试验法，测试解锁功能测试，测试分离速度，不能完成分离姿态全面测量，测试精度影响大，产品安全保护复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间飞行器分离试验系统及方法，以解决现有的空间飞行器分离试验方法无法精确地测试分离的性能指标的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种空间飞行器分离试验系统，用于分离第一分离试验件与第二分离试验件以获取试验参数，所述第二分离试验件固定设置在地面上，分离试验开始前，所述第一分离试验件与第二分离试验件间通过分离机构连接，该系统包括：重力平衡装置、悬吊装置、吊点调节装置、惯性测试装置、摄像装置、时间信号测量装置及控制器；

其中，重力平衡装置与所述悬吊装置相连接，所述悬吊装置通过吊点调节装置与所述第一分离试验件相连接，所述重力平衡装置用于在分离期间为所述第一分离试验件提供平衡力，所述吊点调节装置用于在分离过程中进行悬吊装置与第一分离试验件间的连接点在三个方向上的位置调节；

所述摄像装置为若干个，设置于所述第一分离试验件与第二分离试验件的周围，用于拍摄分离过程中的所述第一分离试验件与第二分离试验件，以同步联合测量分离过程中所述第一分离试验件在三个轴向上的分离位移、分离速度数据；

所述惯性测试装置设于所述第一分离试验件上，用于检测分离过程中所述第一分离试验件的加速度及角速度；

所述时间信号测量装置，用于获取分离时间及分离同步数据；

所述控制器用于在分离试验开始时控制所述分离机构的分离以及分离结束后重力平衡装置的锁定，以及采集分离试验的各项过程数据并基于过程数据计算空间飞行器实际分离时的相对速度。

较佳地，所述吊点调节装置与所述第一分离试验件的连接处设置有万向节，所述万向节的中心设置于所述第一分离试验件的质心处。

较佳地，第一分离试验件与第二分离试验件的结构形式、质量特性、分离界面接口与实际飞行器相同。

较佳地，所述时间信号测量装置包括行程开关、微动开关，所述行程开关、微动开关设于所述第一分离试验件上，用于获取分离时间及分离同步数据。

较佳地，所述重力平衡装置包括低摩擦的油缸及蓄能器，所述蓄能器为所述油缸提供稳定压力的液压油，液压油驱动油缸内的活塞，所述活塞输出与第一分离试验件重力相同的力至第一分离试验件。

本发明还提供了一种空间飞行器分离试验方法，用于分离第一分离试验件与第二分离试验件以获取试验参数，包括以下内容：

(A)将所述第二分离试验件固定设置在地面上，分离试验开始前，第一分离试验件与第二分离试验件间通过分离机构连接，形成分离面；

(B)控制器在分离试验开始时控制所述分离机构的解锁分离，采用时间信号测量装置测试分离面处各分离机构的分离时间；

(C)采用重力平衡装置在分离期间为所述第一分离试验件提供平衡力，采用悬吊装置连接所述重力平衡装置与所述第一分离试验件，并在安装过程通过吊点调节装置进行所述悬吊装置与第一分离试验件间的连接点在三个方向上的位置调节，确保吊点位置与分离试验件质心重合；

(D)在所述第一分离试验件与第二分离试验件的周围设置若干个摄像装置，以在所述第一分离试验件与第二分离试验件分离的过程中进行拍摄获取三轴位移；

(E)采用惯性测试装置测试分离期间所述第一分离试验件的加速度及角速度；

(F)完成分离过程参数测试后，采用重力平衡装置进行对所述第一分离试验件的减速缓冲，并在所述第一分离试验件返回至所述分离面位置后通过控制器控制所述重力平衡装置的锁定；

(G)控制器根据获取的试验参数进行结果分析。