CN103604615B - 卫星大口径发动机的接触式仿形防护装置性能验证方法 - Google Patents

卫星大口径发动机的接触式仿形防护装置性能验证方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于卫星大口径发动机接触式仿形防护装置性能的验证方法,主要包括工装拆装测试试验、静置试验、冲击载荷试验、模拟实际磕碰状态试验、成分分析试验步骤。本发明对接触式仿形防护装置的防护效果以及是否对发动机造成损伤等因素进行了全面的试验验证，为卫星大口径发动机接触式仿形防护装置的推广应用提供了试验基础。

Description

卫星大口径发动机的接触式仿形防护装置性能验证方法
技术领域
本发明属于航天器总装领域，具体来说，本发明涉及一种卫星大口径发动机用的接触式仿形防护装置性能验证方法。
背景技术
大口径发动机是卫星推进系统中的关键设备，并且很早就出现在卫星总装生产流程点上，且伴随卫星研制生产的整个生命周期。因此，围绕卫星大口径发动机本身及其周边的总装作业过程非常繁多。由于大口径发动机属于星表的突出产品，在进行各类操作的过程中，因操作引发磕碰、划伤的风险极大。针对这一问题，目前已经出现了一种接触式仿形防护装置。该防护装置与卫星大口径发动机的外形相似，分为相互对称的两个部分，将两个部分对接后利用螺接形式进行连接，即可将其包裹到发动机的外侧进行防护。接触式仿形防护装置具有安装方便、占用防护空间小、覆盖的防护工况多等优点，但是，星用产品在正式上星前必须开展严格的测试试验，对其应用性能进行量化检测，为此设计一种能够对大口径发动机接触式仿形保护装置的应用性能进行测试的试验方法极其必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于卫星大口径发动机接触式仿形防护装置应用性能检测的试验方法，进而最终确定该装置是否能够满足上星使用的要求。
一种用于卫星大口径发动机接触式仿形防护装置性能的验证方法,主要包括以下几个部分：
1)工装拆装测试试验
步骤一：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤二：利用经纬仪测量初始状态下处于发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤三：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤四：按工装使用规范安装仿形防护装置，安装完成并停留几分钟后再将其拆除；
步骤五：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤六：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤七：步骤三至步骤六重复2次；
步骤八：计算各次拆装仿形防护装置后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，若各次拆装试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，则继续开展下一步试验；
2)静置试验
步骤一：在大口径发动机的外表面粘贴五个用于测量位置的靶标点；
步骤二：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤三：利用经纬仪测量初始状态下处于发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤四：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤五：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤六：按工装使用规范安装仿形防护装置，安装完成并停留10天以上后再将其拆除；
步骤七：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤八：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤九：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十：步骤五至步骤九重复2次；
步骤十一：计算各次静置试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算各次静置试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L，若各次静置试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验；
靶标点1与靶标点2之间的线性距离计算公式为：
L 21 = ( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) 2 + ( z 2 - z 1 ) 2
3)冲击载荷试验
步骤一：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤二：按工装使用规范安装仿形防护装置，并粘贴冲击力作用点；
步骤三：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤四：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤五：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤六：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤七：利用力锤的作用力敲击作用点1；
步骤八：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤九：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤十：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤十一：步骤七至步骤十重复1次；
步骤十二：步骤六至步骤十一重复3次，分别完成作用点2、3、4的冲击载荷试验；
步骤十三：拆除仿形防护装置；
步骤十四：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十五：计算各次冲击载荷试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算完成四组共八次冲击载荷试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L。若各次冲击载荷试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验。
4)模拟实际磕碰状态试验
步骤一：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤二：按工装使用规范安装仿形防护装置；
步骤三：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤四：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤五：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤六：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤七：利用手肘按正常星下操作的动作幅度撞击作用点1；
步骤八：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤九：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤十：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤十一：步骤七至步骤十重复1次；
步骤十二：步骤六至步骤十一重复3次，分别完成作用点2、3、4的冲击载荷试验；
步骤十三：拆除仿形防护装置；
步骤十四：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十五：计算各次模拟实际磕碰状态试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算完成四组共八次模拟实际磕碰状态试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L。若各次模拟实际磕碰状态试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验。
5)成分分析试验
步骤一：在以上四组试验结束后，从仿形防护装置内壁取处某一尺寸的待检测样本；
步骤二：再从用于制作仿形防护装置内壁的原材料中取出相同尺寸的待检测样本；
步骤三：对以上两个样本进行光电子能谱成分分析；
步骤四：对比两个样本中Si元素所占的比重变化，若变化值小于3％，则表明仿形防护装置未对大口径发动机的外表面造成损伤。
其中，力锤的作用力小于200N。
本发明对接触式仿形防护装置的防护效果以及是否对发动机造成损伤等因素进行了全面的试验验证，为卫星大口径发动机接触式仿形防护装置的推广应用提供了试验基础。
附图说明
图1是本发明方法的静置试验步骤中发动机上五个靶标点的安装位置示意 图。
图2是本发明方法的冲击载荷试验、模拟实际磕碰撞态试验步骤中冲击力作用点位置主视图的示意图。
图3是本发明方法的冲击载荷试验、模拟实际磕碰撞态试验步骤中冲击力作用点位置左视图的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，这些具体实施方式仅仅是示例形的，并不旨在限定本发明的保护范围。
本发明的用于卫星大口径发动机接触式仿形防护装置性能的验证方法,主要包括工装拆装测试试验、静置试验、冲击载荷试验、模拟实际磕碰状态试验、成分分析试验步骤，具体如下：
1)工装拆装测试试验
步骤一：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤二：利用经纬仪测量初始状态下处于发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤三：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤四：按工装使用规范安装仿形防护装置，安装完成并停留几分钟后再将其拆除；
步骤五：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤六：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤七：步骤三至步骤六重复2次；
步骤八：计算各次拆装仿形防护装置后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，若各次拆装试验获得的三个差值均在[-0.3、，0.3]范围内，则继续开展下一步试验；
2)静置试验
步骤一：在大口径发动机的外表面粘贴五个用于测量位置的靶标点，粘贴位置参见图1；
步骤二：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标 识工装；
步骤三：利用经纬仪测量初始状态下处于发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤四：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤五：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤六：按工装使用规范安装仿形防护装置，安装完成并停留10天以上后再将其拆除；
步骤七：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤八：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤九：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十：步骤五至步骤九重复2次；
步骤十一：计算各次静置试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算各次静置试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L，若各次静置试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验。
靶标点1与靶标点2之间的线性距离计算公式为：
L 21 = ( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) 2 + ( z 2 - z 1 ) 2
3)冲击载荷试验
步骤一：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤二：按工装使用规范安装仿形防护装置，并粘贴冲击力作用点，粘贴位置参见图2；
步骤三：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤四：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤五：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤六：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤七：利用力锤以小于200N的作用力敲击作用点1；
步骤八：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤九：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤十：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤十一：步骤七至步骤十重复1次；
步骤十二：步骤六至步骤十一重复3次，分别完成作用点2、3、4的冲击载荷试验；
步骤十三：拆除仿形防护装置；
步骤十四：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十五：计算各次冲击载荷试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算完成四组共八次冲击载荷试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L。若各次冲击载荷试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验。
4)模拟实际磕碰状态试验
步骤一：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤二：按工装使用规范安装仿形防护装置；
步骤三：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤四：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤五：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤六：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤七：利用手肘按正常星下操作的动作幅度撞击作用点1；
步骤八：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤九：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤十：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤十一：步骤七至步骤十重复1次；
步骤十二：步骤六至步骤十一重复3次，分别完成作用点2、3、4的冲击载荷试验；
步骤十三：拆除仿形防护装置；
步骤十四：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十五：计算各次模拟实际磕碰状态试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算完成四组共八次模拟实际磕碰状态试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L。若各次模拟实际磕碰状态试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验。
5)成分分析试验
步骤一：在以上四组试验结束后，从仿形防护装置内壁取一个尺寸为：2mm×2mm×0.5mm(长×宽×厚)的待检测样本；
步骤二：再从用于制作仿形防护装置内壁的原材料中取一个尺寸为：2mm×2mm×0.5mm(长×宽×厚)的待检测样本；
步骤三：对以上两个样本进行光电子能谱成分分析；
步骤四：对比两个样本中Si元素所占的比重变化，若变化值小于3％，则表明仿形防护装置未对大口径发动机的外表面造成损伤。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于卫星大口径发动机接触式仿形防护装置性能的验证方法,主要包括以下试验步骤：
1)工装拆装测试试验
步骤一：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤二：利用经纬仪测量初始状态下处于发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤三：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤四：安装仿形防护装置，安装完成并停留几分钟后再将其拆除；
步骤五：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤六：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤七：步骤三至步骤六重复2次；
步骤八：计算各次拆装仿形防护装置后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，若各次拆装试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，则继续开展下一步试验；
2)静置试验
步骤一：在大口径发动机的外表面粘贴五个用于测量位置的靶标点；
步骤二：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤三：利用经纬仪测量初始状态下处于发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤四：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤五：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤六：安装仿形防护装置，安装完成并停留10天以上后再将其拆除；
步骤七：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤八：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤九：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十：步骤五至步骤九重复2次；
步骤十一：计算各次静置试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算各次静置试验后得到的线性距离与原始状态下的线性 距离的差值△L，若各次静置试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验；
靶标点1与靶标点2之间的线性距离计算公式为：
3)冲击载荷试验
步骤一：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤二：按工装使用规范安装仿形防护装置，并粘贴冲击力作用点；
步骤三：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤四：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤五：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤六：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤七：利用力锤的作用力敲击作用点1；
步骤八：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤九：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤十：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤十一：步骤七至步骤十重复1次；
步骤十二：步骤六至步骤十一重复3次，分别完成作用点2、3、4的冲击载荷试验；
步骤十三：拆除仿形防护装置；
步骤十四：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十五：计算各次冲击载荷试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算完成四组共八次冲击载荷试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L；若各次冲击载荷试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验；
4)模拟实际磕碰状态试验
步骤一：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤二：按工装使用规范安装仿形防护装置；
步骤三：在大口径发动机的中心位置设置用于标识发动机中心位置的标识工装；
步骤四：利用经纬仪再测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤五：利用经纬仪测量初始状态下五个靶标点的位置坐标值；
步骤六：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤七：利用手肘按正常星下操作的动作幅度撞击作用点1；
步骤八：再于发动机中心点位置处安装所述标识工装；
步骤九：利用经纬仪测量发动机中心点位置的标识工装的坐标值；
步骤十：拆除发动机中心位置处的标识工装；
步骤十一：步骤七至步骤十重复1次；
步骤十二：步骤六至步骤十一重复3次，分别完成作用点2、3、4的模拟实际磕碰状态试验；
步骤十三：拆除仿形防护装置；
步骤十四：再利用经纬仪测量五个靶标点的位置坐标值；
步骤十五：计算各次模拟实际磕碰状态试验后测量得到的中心点位置坐标值与原始状态下中心点位置坐标值的差值△x、△y、△z，以及按照空间距离计算公式计算各个靶标点之间的线性距离，并计算完成四组共八次模拟实际磕碰状态试验后得到的线性距离与原始状态下的线性距离的差值△L；若各次模拟实际磕碰状态试验获得的三个差值均在[-0.3，0.3]范围内，并且△L均在[-0.5，0.5]范围内，则继续开展下一步试验；
5)成分分析试验
步骤一：在以上四组试验结束后，从仿形防护装置内壁取处某一尺寸的待检测样本；
步骤二：再从用于制作仿形防护装置内壁的原材料中取出相同尺寸的待检测样本；
步骤三：对以上两个样本进行光电子能谱成分分析；
步骤四：对比两个样本中Si元素所占的比重变化，若变化值小于3％，则表明仿形防护装置未对大口径发动机的外表面造成损伤。
2.如权利要求1所述的验证方法，其中，力锤的作用力小于200N。
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