CN107255570A - 适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其包括以下步骤：步骤一，根据卫星大部件的构型方案和质量特性，确定翻身式展开试验卸载方案，并计算出卸载工装需提供的卸载力及固定点；步骤二，卫星翻身至待展开状态后，在无大部件卸载工装卸载条件下，通过设置在卫星大部件框架上的主基准棱镜俯仰角及偏置角精测结果来调整星体姿态，保证大部件的展开轴与大地水平的垂直度等。本发明通过测出整星结构和地面支撑工装刚度不足引入的星体姿态变化量，并提前反向预置该变化量，有效解决了卸载工装提供的卸载力与实际需求不符的问题，使得大部件地面展开试验状态更符合在轨展开条件，更能有效考核大部件展开机构产品的功能和性能。

Description

适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法
技术领域
本发明涉及卫星总体技术领域，特别是涉及一种适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法。
背景技术
卫星的星外大部件由于运载火箭整流罩包络的限制，通常在发射时将其收拢压紧在星体上，待发射入轨后，通过火工品起爆释放并绕大部件的展开轴展开为预定的设计工作状态。为保证在轨展开的可靠性，在研制过程中一般要相应地进行大部件的地面展开验证试验。对于需要翻身展开的大部件来说，即将卫星的高度方向翻转为与大地水平平行的状态下展开，在通过卸载工装的卸载力平衡大部件的重力来模拟无重力展开环境时，由于大部件的理论质量特性(重量、质心)与实际状态存在偏差，且卫星结构及地面支撑工装的刚度偏低，将不可避免地将星体结构抬高或拉低，使星体结构相对原设计状态产生变化量，而这个变化量将会使得卸载工装提供的卸载力与实际需求不符，从而有可能导致大部件地面展开过程中产生迟滞现象。因此通过提前测出卸载力对星体姿态带来的变化量，并在姿态调整过程中加以反向预置，将是解决此类问题的有效方法。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其通过测出整星结构和地面支撑工装刚度不足引入的星体姿态变化量，并提前反向预置该变化量，有效解决了卸载工装提供的卸载力与实际需求不符的问题，使得大部件地面展开试验状态更符合在轨展开条件，更能有效考核大部件展开机构产品的功能和性能。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其包括以下步骤：
步骤一，根据卫星大部件的构型方案和质量特性，确定翻身式展开试验卸载方案，并计算出卸载工装需提供的卸载力及固定点；
步骤二，卫星翻身至待展开状态后，在无大部件卸载工装卸载条件下，通过设置在卫星大部件框架上的主基准棱镜俯仰角及偏置角精测结果来调整星体姿态，保证大部件的展开轴与大地水平的垂直度；
步骤三，将大部件与卸载工装连接，设置卸载工装应提供的标称卸载力，再通过精测主基准棱镜的俯仰角及偏置角得到星体的姿态，计算出卸载力增加后星体姿态俯仰角和偏置角的变化量；
步骤四，去掉卸载工装的卸载力，依据增加卸载力后星体姿态俯仰角和偏置角的变化量，再次通过主基准棱镜精测结果调整星体姿态，要求星体姿态在无卸载力的俯仰角和偏置角的基础上提前反向预置该变化量；
步骤五，再次将大部件与卸载工装连接，仍然设置卸载工装为标称卸载力，再通过精测主基准棱镜的俯仰角和偏置角得到星体姿态，要求实测的星体姿态能保证大部件的展开轴与大地水平垂直度在规定范围内。
优选地，所述步骤二中的主基准棱镜的俯仰角为棱镜正面法线与大地水平的夹角，采用经纬仪的精测值为90°，垂直度为90°±10"。
优选地，所述步骤三中的主基准棱镜的偏置角为棱镜侧面法线与大地水平的夹角，采用经纬仪的精测值为90°。
优选地，所述步骤五中的大部件的展开轴与大地水平的垂直度规定范围为90°±10"。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过测出整星结构和地面支撑工装刚度不足带来的星体姿态变化量，并提前反向预置该变化量，有效解决了卸载工装提供的卸载力与实际需求不符的问题，使得大部件地面展开试验状态更符合在轨展开条件，更能有效考核大部件展开机构产品的功能和性能；成功应用于卫星上，解决了大部件地面展开验证试验的工装卸载问题，为其在轨可靠展开奠定了良好基础，并已被其它大部件地面展开试验借鉴推广。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法包括以下步骤：
步骤一，根据卫星大部件的构型方案和质量特性，确定翻身式展开试验卸载方案，并计算出卸载工装需提供的卸载力及固定点；
步骤二，卫星翻身至待展开状态后，在无大部件卸载工装卸载条件下，通过设置在卫星大部件框架上的主基准棱镜俯仰角及偏置角精测结果来调整星体姿态，保证大部件的展开轴与大地水平的垂直度；
步骤三，将大部件与卸载工装连接，设置卸载工装应提供的标称卸载力，再通过精测主基准棱镜的俯仰角及偏置角得到星体的姿态，计算出卸载力增加后星体姿态俯仰角和偏置角的变化量；
步骤四，去掉卸载工装的卸载力，依据增加卸载力后星体姿态俯仰角和偏置角的变化量，再次通过主基准棱镜精测结果调整星体姿态，要求星体姿态在无卸载力的俯仰角和偏置角的基础上提前反向预置该变化量；
步骤五，再次将大部件与卸载工装连接，仍然设置卸载工装为标称卸载力，再通过精测主基准棱镜的俯仰角和偏置角得到星体姿态，要求实测的星体姿态能保证大部件的展开轴与大地水平垂直度在规定范围内。
所述步骤二中的主基准棱镜的俯仰角为棱镜正面法线与大地水平的夹角，采用经纬仪的精测值为90°，垂直度为90°±10"，提高精度。
所述步骤三中的主基准棱镜的偏置角为棱镜侧面法线与大地水平的夹角，采用经纬仪的精测值为90°，提高精度。
所述步骤五中的大部件的展开轴与大地水平的垂直度规定范围为90°±10"。
某遥感卫星载荷天线阵面由三块子阵板组成，其中中间子阵板位于星体顶部固定不动，另外两个子阵板均布在星体对称两侧。在轨展开时，两侧子阵分别绕其自身展开轴在展开机构的驱动下展开，与中间子阵面共同组成一个完整天线阵面。
该载荷天线由两轴转台通过一个L型梁和一个支撑工装将其翻身为展开试验状态。在载荷天线的框架上安装一个气浮垫组件，气浮垫组件可提供卸载力平衡载荷天线的重力，气浮垫组件与气浮台之间以气膜作为介质可无阻力滑动。通过气浮台和气浮垫组件，以及两者之间的气膜，平衡单侧载荷天线子阵的重力，模拟出无重力环境条件，从而可进行载荷天线的地面展开试验。
展开试验要求天线子阵展开轴与大地水平垂直度满足90°±10"，为此，首先在地面未供气状态下，精测设置在天线框架上的主基准棱镜的俯仰角和偏置角作为初始角度，要求将星体姿态调整至初始角度均为90°0＇0"；然后，地面开通稳定供气，再次实测主基准棱镜的俯仰角和偏置角，通过经纬仪实测可知，此时主基准棱镜的俯仰角为89°59＇58"，偏置角为90°3＇20"，由此可知，星体姿态在俯仰角方向上的变化量为-2"，在偏置角方向上发生的变化量为3＇20"；地面断开供气后，将星体姿态的初始俯仰角和偏置角均反向预置相应的变化量，因星体在俯仰角方向变化量已满足90°±10"的要求，不再变化，于是仅将星体姿态的偏置角调整为89°56＇40"；再次地面稳定供气后，通过经纬仪精测主基准棱镜可知，星体姿态的俯仰角为90°0＇3"，偏置角为90°0＇5"，均满足了90°±10"的指标要求。在此星体姿态条件下，卫星稳定供气，由星上控制，载荷天线子阵顺利展开，过程顺畅，展开时间满足设计指标要求，圆满完成了地面展开试验的考核要求。
本发明对于我国卫星型号大部件在地面展开试验的姿态调整创造了一个新的方法，该姿态调整方法将成为卫星总体地面展开试验方案的要求首选，该发明在本领域内应用将十分广泛。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，根据卫星大部件的构型方案和质量特性，确定翻身式展开试验卸载方案，并计算出卸载工装需提供的卸载力及固定点；
步骤二，卫星翻身至待展开状态后，在无大部件卸载工装卸载条件下，通过设置在卫星大部件框架上的主基准棱镜俯仰角及偏置角精测结果来调整星体姿态，保证大部件的展开轴与大地水平的垂直度；
步骤三，将大部件与卸载工装连接，设置卸载工装应提供的标称卸载力，再通过精测主基准棱镜的俯仰角及偏置角得到星体的姿态，计算出卸载力增加后星体姿态俯仰角和偏置角的变化量；
步骤四，去掉卸载工装的卸载力，依据增加卸载力后星体姿态俯仰角和偏置角的变化量，再次通过主基准棱镜精测结果调整星体姿态，要求星体姿态在无卸载力的俯仰角和偏置角的基础上提前反向预置该变化量；
步骤五，再次将大部件与卸载工装连接，仍然设置卸载工装为标称卸载力，再通过精测主基准棱镜的俯仰角和偏置角得到星体姿态，要求实测的星体姿态能保证大部件的展开轴与大地水平垂直度在规定范围内。
2.如权利要求1所述的适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其特征在于，所述步骤二中的主基准棱镜的俯仰角为棱镜正面法线与大地水平的夹角，采用经纬仪的精测值为90°，垂直度为90°±10"。
3.如权利要求1所述的适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其特征在于，所述步骤三中的主基准棱镜的偏置角为棱镜侧面法线与大地水平的夹角，采用经纬仪的精测值为90°。
4.如权利要求1所述的适合于大部件翻身式展开试验的姿态调整方法，其特征在于，所述步骤五中的大部件的展开轴与大地水平的垂直度规定范围为90°±10"。
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