[发明专利]气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法

说明书

本发明公开了一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法，通过在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离。本发明既实现了气浮物理仿真平台供气与外部地面环境的非接触气膜密封，又可获得持续不断的气体供应，具有理论无限长实验时间以及模拟环境干扰力矩小等优点。

技术领域

本发明属于航天器物理仿真领域，主要涉及一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法。

背景技术

针随着航天技术的快速发展，航天器的用途不断增加，对于航天器的快速机动性能、姿轨稳定性能和可靠性能的要求日益提高。为了验证并确保航天器的在轨运动性能，进行模拟失重及微干扰力矩空间环境的地面仿真实验就变得尤为重要。

目前航天器地面仿真平台的结构形式由丝杠导轨接触式、气悬浮非接触式和磁悬浮非接触式等形式。丝杠导轨式仿真平台的摩擦力矩大，难以满足微干扰力矩的环境要求。专利CN101286281A提出一种刚弹液耦合航天器物理仿真实验系统，通过磁悬浮实现多自由度运动，以获得贴近实际的刚弹液耦合多体航天器系统。但是磁悬浮形式会产生较大的磁场干扰，进而产生不可忽视的磁力矩，且强磁性材料存在消磁风险。因此，气悬浮式物理仿真平台已为航天器全物理仿真测试系统的主流设备。专利CN106494653A、CN105242573A和CN105179478A均采用了气悬浮形式，通过气浮轴承实现平台的悬浮，从而模拟卫星在轨微干扰力矩状态下的动力学特性。专利CN105321398A中提出一种六自由度气浮运动模拟系统，通过一个球面气浮轴承和三个平面气浮轴承，实现平台的六自由度运动，完成航天器空间姿态的旋转和平移运动模拟。在上述专利提到的气悬浮物理仿真平台中，在姿态平台和平动平台上放置气瓶，通过气瓶的串联，结合减压阀和稳定气容对气浮轴承供气。但是通过气瓶的供气方式会再带来实验时长受限、运动平台质量随时间变化等问题，而对于通过外部气管对气浮平台供气方式，又会带来供气气管的牵引作用以及大的干扰力矩。

发明内容

为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法，利用固定供气单元和可移动导气单元之间极薄气膜，既实现了气浮物理仿真平台供气与外部地面环境的非接触气膜密封，又通过供气单元的供气孔与导气单元的导气孔的气体传输，可获得持续不断的气体供应，具有理论无限长实验时间以及模拟环境干扰力矩小等优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气方法，在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离，在对气浮物理仿真平台供气过程中，通过导气单元与供气单元的对应精加工表面进行非接触气膜封气。