CN105928542A - 一种卫星的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星的制造方法，包括整星装配基准的建立，整星装配基准的建立包括对整星主基准面的建立步骤和对一个机械侧向基准面的建立步骤。在卫星底板下裙安装面上固定安装Y向反作用动量轮支架，在安装后Y向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值。在反作用动量轮支架上平行于动量轮安装面安装动量轮反射板。其平面度公差小于第二域值、其反射率大于第三域值。在卫星的顶板和底板上分别安装至少3个角片作为测量点。用激光跟踪仪读取、测量测量点，调整所述角片的安装位置至由至少3个角片组成的平面与动量轮反射板之间的平行度公差小于第四域值。本发明还涉及整星光学基准的建立。

Description

一种卫星的制造方法

技术领域

本发明涉及一种卫星的制造方法。

背景技术

制造卫星，必然涉及装配基准和光学基准。例如，在卫星上，安装用于调整卫星轨道姿态的反作用动量轮，就必须首先建立整星的装配基准；安装用于表征卫星姿态的星敏感器、四轴光纤陀螺或者光学测量立方棱镜等光学部件，就必须首先建立整星的光学基准。光学部件是卫星上最高精度的部件。各光学部件安装后，其与整星装配基准之间的偏差均应当在2’以内。在光学部件安装前，必须首先建立整星光学基准。整星光学基准与整星装配基准之间的偏差应当控制于15”以内。整星装配基准包括整星主基准面和机械侧向基准面。以卫星底板下裙安装面作为整星主基准面。目前，机械侧向基准面的建立有两种方法。一种方法是以多块蜂窝板侧面组成的大面作为机械侧向基准面。由多块蜂窝板侧面组成的大面，因其平面度较差，作为机械侧向基准面会引入较大的误差；另一种方法是利用大型机械加工设备在卫星的侧面直接加工出机械侧向基准面。制造卫星壳体的结构板是由铝蜂窝复合板制成的，铝蜂窝复合板表面具有蒙皮，该蒙皮仅有0.5mm。其在外力作用下，容易出现划痕和凹坑，在大型机械设备上对卫星壳体进行加工具有加工周期长、报废风险大的特点。并且光学基准的建立过程必须应用高精度转台和精测环。通过高精度转台使整星装配基准与整星光学基准之间建立关联。通过高精度转台是关联整星装配基准与整星光学基准的过度环节。引入过渡环节，易产生精度损失。并且高精度转台价格昂贵。若不使用高精度转台，所建立的整星光学基准与整星装配基准之间容易产生较大误差。

发明内容

为了减少在大型机械设备上对卫星壳体进行加工的工序并避免引入较大的误差，本发提供一种卫星的制造方法，包括整星装配基准的建立，所述整星装配基准的建立包括对整星主基准面的建立步骤，对一个机械侧向基准面的建立步骤；所述对机械侧向基准面的建立步骤是通过下述过程实现的：

在卫星底板下裙安装面上固定安装Y向反作用动量轮支架，在安装后所述Y向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值；

在反作用动量轮支架上平行于动量轮安装面安装动量轮反射板，所述动量轮反射板，其平面度公差小于第二域值、其反射率大于第三域值；

在卫星的顶板和底板上分别安装至少3个角片作为测量点；用激光跟踪仪读取、测量测量点，调整所述角片的安装位置至由至少3个角片组成的平面与所述动量轮反射板之间的平行度公差小于第四域值。

与现有技术相比，上述方法减少了在大型机械设备上对卫星壳体进行加工的工序。并且，能够避免引入较大误差。

所优的，所述角片，其数量为4。使用4个角片来确定机械侧向基准面，能够更好地保证机械侧向基准面与动量轮反射板之间平行。

为了减少关联整星装配基准与整星光学基准的过度环节，本发明还提供了一种卫星的制造方法，包括整星光学基准的建立，所述整星光学基准的建立包括对整星主基准面的建立步骤；

在整星主基准面上安装整星光学基准棱镜的步骤；

在卫星底板下裙安装面上固定安装Y向反作用动量轮支架，在安装后所述Y向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值；

在卫星底板下裙安装面上固定安装X向反作用动量轮支架，在安装后所述X向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值；

在Y向、X向反作用动量轮支架上平行于动量轮安装面分别安装动量轮反射板，所述动量轮反射板，其平面度公差小于第二域值、其反射率大于第三域值；

所述整星光学基准的建立还包括用Y向动量轮反射板引入Y轴的步骤，其通过下述程序实现：用经纬仪A测量Y向动量轮反射板的俯仰角A，用经纬仪B测量整星光学基准棱镜Y面的俯仰角B，修整整星光学基准棱镜Y面至|∠A-∠B|≤15"；

所述整星光学基准的建立还包括用X向动量轮反射板引入X轴的步骤，其通过下述程序实现：用经纬仪B测量整星光学基准棱镜X面的俯仰角C，修整整星光学基准棱镜X面至|∠A-∠C|≤15"；

所述整星光学基准的建立还包括对基准棱镜与星体方位角度进行调整的步骤，其通过下述程序实现：用经纬仪A测量Y向动量轮反射板的方位角D，用经纬仪B测量整星光学基准棱镜Y面的方位角E，水平调整光学基准棱镜至|180°-∠D-∠E|≤5"。

附图说明

图1是反作用动量轮示意图。

图2是侧向基准面建立示意图。

图3是测量光学基准棱镜Y轴俯仰角示意图。

图4是测量光学基准棱镜X轴俯仰角示意图。

图5是测量光学基准棱镜方位角示意图。

附图标记说明：1为反作用动量轮安装面、2为反作用动量轮支架安装面、3-1至3-4为角片、M为整星主基准面。

具体实施方式

下面结合附图对发明进行详细说明，具体实施方式对发明的保护范围不具有限制。

第一域值、第二域值、第三域值，根据行业公差选取。具体实施方式采用第一域值为0.05mm，第二域值为0.005mm，第三域值为80％,第四域值为0.02mm。

如图1和图2所示，建立整星主基准面M。卫星底板下裙安装面与其他单机安装面均黏贴有3mm厚的铝板。对卫星顶板面、底板下裙安装面、单机安装面处黏贴的铝板进行局部机加工，能够得到符合要求的平面度和平行度。在平台上将符合平面度和平行度要求的卫星底板下裙安装面铝板作为整星主基准面M。

反作用动量轮具有动量轮安装支架，如图1所示。支架安装面和动量轮安装面。动量轮支架安装面是单机安装面。动量轮安装支架与动量轮支架安装面之间具有公差小于0.05mm垂直度。若X向或者Y向反作用动量轮安装支架与反作用动量轮支架安装面不具有公差小于0.05mm垂直度，这种动量轮不能用于本发明。

建立一个机械侧向基准面。以底板下裙安装面作为整星主基准面M，在底板下裙安装面上通过卫星底板定位孔安装反作用动量轮，然后引出一个机械侧向基准面。

机械侧向基准面的建立步骤：

(1)用8根定位销螺在卫星底板定位Y向反作用动量轮支架安装面的位置，用4个紧固件，按4.4N·m力矩锁紧卫星底板与Y向反作用动量轮；

(2)在反作用动量轮支架上安装反射板，对反射板表面进行镜面镀膜处理使反射板表面的反射率大于80％、平面度公差小于0.005mm，以便建立光学基准面或者机械侧向基准面；

(3)在卫星顶板和底板上分别安装侧向基准面角片。角片上具有测量点，采用锥面形测量点便于用在激光跟踪仪上安装的0.5英寸反射靶球读取、测量，每一个测量点的位置；调整4个角片的位置，使4个角片所形成的机械侧向基准面与Y向动量轮上所安装的反射板平面具有公差小于0.02mm的平行度。

建立光学基准。反作用动量轮是重要的精度单机。四轴光纤陀螺是光学部件。光学部件是卫星上是最高精度等级的部件，用于控制反作用动量轮调整卫星姿态。

沿X、Y、Z轴三个方向的反作用动量轮是整星的三根轴线代表整星的装配基准。用星敏感器、四轴光纤陀螺或者光学测量立方棱镜等光学部件来控制机械部件，这就必须首先建立整星的光学基准。各光学部件安装后，其与整星装配基准之间的偏差均应当在2’以内。在光学部件安装前，必须首先建立整星光学基准。

整星光学基准与整星装配基准之间的偏差应当控制于15”以内。如果使反作用动量轮安装面所建立的光学基准与机械侧向基准面一致，减少过渡环节，则整星主基准面M与机械侧向基准面之间所具有的精度不会损失。

经机加工后的卫星底板下裙安装面、反作用动量轮支架安装面和光纤陀螺安装面具有较高的平面度、平行度。安装精度必须控制在2’以内。采用接触式测量方法已经无法满足安精度要求。

为了满足安精度要求，需要使用光学经纬仪的自准直功能进行测量。为了配合测量，需要在星体上安装基准棱镜作为整星基准棱镜确定光学基准，并且光学基准与整星装配基准必须相一致，允许三轴夹角偏差小于15"。

经Y向反作用动量轮支架能够直接引出光学基准镜的Y轴。光学基准镜的Y轴与侧向基准面N能够保持一致，从而减少过渡环节，避免产生的精度损失。

光学基准的建立步骤：

(1)对基准棱镜Y轴与星体Y轴俯仰角度进行调整。如图3所示：

(a)在卫星底板外表面安装整星基准棱镜，通过紧固件预紧。

(b)对Y向反作用动量轮反射板表面进行镜面镀膜处理使反射板表面反射率大于80％以满足光学经纬仪的自准直测量要求，用经纬仪A测量Y向反作用动量轮反射板俯仰角A。

(c)使用经纬仪B测量星体基准棱镜Y面俯仰角B，修整基准棱镜Y面至基准棱镜Y面俯仰角和Y向动量轮反射板俯仰角符合|∠A-∠B|≤15"。

(2)对基准棱镜X轴与星体X轴俯仰角度进行调整的步骤。如图4所示：

(a)Y向反作用动量轮与X向反作用动量轮理论夹角值是90°，所以使用使用∠A作为经纬仪与X向反作用动量轮反射板俯仰角。

(b)在X向反作用动量轮支架上安装X向动量轮反射板，对反射板表面进行镜面镀膜处理使反射板表面的反射率大于80％、平面度公差小于0.005mm。

(c)使用经纬仪B测量星体基准棱镜X面，修整基准棱镜安装面至基准棱镜安装面与X向反作用动量轮反射板俯仰角符合|∠A-∠C|≤15"。

(3)对基准棱镜与星体方位角度进行调整。理论上，X轴或者Y轴方位角都能够调整。但是，机械侧向基准面是从Y轴反作用动量轮支架引出的，为了减少误差，方位角同样以Y轴作为基准进行调整，如图5所示：

(a)使用经纬仪A测量Y向反作用动量轮反射板方位角D。

(b)使用经纬仪B测量星体基准棱镜Y面方位角E。

(c)调整基准棱镜的水平位置使角D与Y向反作用动量轮反射板的方位角E符合|180°-∠D-∠E|≤5"。

(4)在调整后对基准棱镜进行24小时静置，然后对基准棱镜进行精度复测，若超出精度要求，对基准棱镜进行重新调整至满足要求。最后使用J133结构胶对基准棱镜安装紧固件进行固封。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种卫星的制造方法，包括整星装配基准的建立，所述整星装配基准的建立包括对整星主基准面(M)的建立步骤，对一个机械侧向基准面的建立步骤；其特征在于，所述对机械侧向基准面的建立步骤是通过下述过程实现的：在卫星底板下裙安装面上固定安装Y向反作用动量轮支架，在安装后所述Y向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值；在反作用动量轮支架上平行于动量轮安装面安装动量轮反射板，所述动量轮反射板，其平面度公差小于第二域值、其反射率大于第三域值；在卫星的顶板和底板上分别安装至少3个角片作为测量点；用激光跟踪仪读取、测量测量点，调整所述角片的安装位置至由至少3个角片组成的平面与所述动量轮反射板之间的平行度公差小于第四域值。

2.根据权利要求1所述卫星的制造方法，其特征在于，所述的第一域值为0.05mm，第二域值为0.005mm，第三域值为80％，第四值为0.02mm。

3.根据权利要求1或者2所述卫星的制造方法，其特征在于，所述角片，其数量为4个。

4.一种卫星的制造方法，包括整星光学基准的建立，所述整星光学基准的建立包括对整星主基准面(M)的建立步骤；在整星主基准面(M)上安装整星光学基准棱镜的步骤；其特征在于：

在卫星底板下裙安装面上固定安装Y向反作用动量轮支架，在安装后所述Y向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值；

在卫星底板下裙安装面上固定安装X向反作用动量轮支架，在安装后所述X向反作用动量轮支架平面与卫星底板下裙安装面之间的垂直度公差小于第一域值；

在Y向、X向反作用动量轮支架上平行于动量轮安装面分别安装动量轮反射板，所述动量轮反射板，其平面度公差小于第二域值、其反射率大于第三域值；

所述整星光学基准的建立还包括用Y向动量轮反射板引入Y轴的步骤，其通过下述程序实现：用经纬仪A测量Y向动量轮反射板的俯仰角A，用经纬仪B测量整星光学基准棱镜Y面的俯仰角B，修整整星光学基准棱镜Y面至|∠A-∠B|≤15"；

所述整星光学基准的建立还包括用X向动量轮反射板引入X轴的步骤，其通过下述程序实现：用经纬仪B测量整星光学基准棱镜X面的俯仰角C，修整整星光学基准棱镜X面至|∠A-∠C|≤15"；

所述整星光学基准的建立还包括对基准棱镜与星体方位角度进行调整的步骤，其通过下述程序实现：用经纬仪A测量Y向动量轮反射板的方位角D，用经纬仪B测量整星光学基准棱镜Y面的方位角E，水平调整光学基准棱镜至|180°-∠D-∠E|≤5"。

5.根据权利要求4所述卫星的制造方法，其特征在于，所述第一域值为0.05mm，第二域值为0.005mm，第三域值为80％。