[发明专利]星载控制力矩陀螺的微振动扰振力测试装置

说明书

本发明公开了一种星载控制力矩陀螺的微振动扰振力测试装置，主要包括隔振系统、下转接装置、力信号测量系统、上转接装置，下转接装置通过机械连接方式设置于安装板之上，下转接装置上端用于设置力传感器，接口要与力传感器接口相匹配，力信号测量系统由力传感器、电荷放大器以及数据采集系统组成，力传感器上端与上转接装置下端机械连接，上转接装置上端与被测产品机械连接。本发明可获得每个安装点处三个方向的微振动扰振力，也可获得产品质心处的微振动扰振力合力、合力矩。

技术领域

本发明属于航天器动力学试验技术领域，具体涉及微振动扰振力测试装置。

背景技术

微振动是航天器在轨运行期间，由于搭载设备(如动量轮、控制力矩陀螺等高速转动部件、太阳翼驱动机构等步进部件、红外相机摆镜等摆动部件) 的正常工作或空间环境的微小激励(如航天器进出地影产生的热致微振动) 会造成航天器整体和(或)局部幅度较小的往复运动。在轨微振动环境的存在，会使星载设备的指向与目标发生相对运动，是影响空间望远镜、高分辨率遥感卫星、激光通信卫星等高精度航天器成像质量和指向精度等关键性能的重要因素。

大量研究表明，类似动量轮，控制力矩陀螺等具备高速旋转机构的单机是航天器的主要微振动扰振源。高精度航天器特别是“哈勃”等高精度的空间望远镜，动量轮工作时产生的扰动严重影响这类航天器的成像质量。该类单机的扰动主要是由于高速转子质量分布不均匀引起的静不平衡和动不平衡造成的。静不平衡是由于轮子的质心偏离了转轴的中心而产生的，动不平衡是由于轮子的质量分布不均匀造成轮子惯量积不为零而产生的。当高速转子工作时，所产生的微振动扰振力会通过安装面传递给星体结构，从而影响到有效载荷的正常运行。为了分析该类单机对卫星力学环境的影响，必须对单机与星体安装面的输出扰振力进行充分辨识。现有的一种控制力矩陀螺，示意图于图1中，图1a为现有的控制力矩陀螺的主视图示意图，图1b为现有的控制力矩陀螺的俯视图示意图，该控制力矩陀螺主要用于大型星船之上，特点是产品结构尺寸大，总质量大，力矩输出大，并且该力矩陀螺的部分结构突出于安装接口所在平面，安装平面平面度要求高。这种大质量高力矩输出控制力矩陀螺所产生微振动扰振力会通过安装点传递到星船，直接影响到星船的有效载荷，对该产品的微振动输出扰振力进行识别，包括识别质心处的扰振力合力、合力矩以及识别各安装点处的扰振力对结构设计十分重要。但由于产品的重量大，输出力矩大，安装方式、结构形式限制，目前，还没有针对该类大质量高力矩输出产品的微振动扰动力测试装置。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种星载大质量高力矩输出控制力矩陀螺的微振动扰振力测试装置，通过该装置可以准确测得该类产品安装界面的微振动扰动力及质心处的微振动扰动合力、合力矩。

本发明通过以下技术方案实现：

星载控制力矩陀螺的微振动扰振力测试装置，主要包括隔振系统、下转接装置、力信号测量系统、上转接装置，用于隔离地面微振动干扰的隔振系统由多个空气隔振器、大理石质量块和安装板组成，多个空气隔振器支撑在大理石质量块底部对其支撑，安装板机械固定在大理石质量块的顶部用于设置下转接装置；下转接装置为花盆形状，通过机械连接方式设置于安装板之上，用于为星载控制力矩陀螺突出安装平面部分提供安装空间，并且为力传感器提供固定安装边界，下转接装置上端用于设置力信号测量系统的力传感器，接口要与力传感器接口相匹配，位置根据被测星载控制力矩陀螺的安装接口位置确定，并且下装接装置上表面精加工处理，保证安装平面度。力信号测量系统由力传感器、电荷放大器以及数据采集系统组成，力传感器通过导线依次连接至电荷放大器及数据采集系统，力传感器上端与上转接装置下端机械连接，上转接装置上端与被测星载控制力矩陀螺进行机械连接。

其中，力信号测量系统用于测量被测星载控制力矩陀螺的4个安装点所产生的三个方向的微振动扰动力信号。

其中，所述安装板为铝安装板。

其中，所述通过机械连接方式设置于安装板之上是通过螺栓连接或压块连接的方式设置于安装板之上。