CN108820267A - 高低温热变形综合测试系统 - Google Patents

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庞亚飞
赵发刚
申军锋
吴静怡
蔡爱峰
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Shanghai Institute of Satellite Engineering
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Shanghai Institute of Satellite Engineering
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高低温热变形综合测试系统，包括：高低温试验间，用于通过自动调节系统设备运行提供结构产品测试所需的高低温环境；高刚度、高热稳定性地面支撑设备，用于为结构产品提供刚性支撑以及高低温环境下的热变形测量基准；光学测量设备，用于经过高精度测试窗口对试验间内的结构产品进行热变形测试，并保证热变形测试的精度要求。本发明主要解决了卫星结构产品热变形试验过程中高低温环境模拟和高精度测试需求，并且具有测试精度高、适用性强等优点。

Description

高低温热变形综合测试系统
技术领域
本发明涉及卫星结构测试领域，具体涉及一种高低温热变形综合测试系统。
背景技术
结构热变形是影响遥感卫星定位精度和姿态稳定度的重要因素之一，卫星有效载荷的适配支撑结构需满足较高的在轨变形热稳定性要求。在地面研制阶段，需要对卫星结构的在轨变形进行设计、预测和控制，在准确热变形仿真基础上，开展结构热变形试验，对卫星结构在轨变形进行预示与控制，确保卫星结构高精度热变形控制指标的实现。
卫星结构热变形试验需要模拟在轨复杂温度环境，特别是在轨低温环境，并对温度载荷引起的结构热变形情况进行测试。目前温度载荷模拟设备主要为热真空试验设备，具备热真空、热平衡等试验能力，但卫星结构热变形测量设备、测量方法受到真空罐环境的限制。常压大气环境下可对结构变形进行准确测量，实现卫星结构热稳定性设计的快速验证。但目前缺少满足需求的高低温模拟系统及相关试验方法。
发明内容
本发明针对卫星结构高低温环境精确模拟、高精度热变形测试需求，提供了一种高低温热变形综合测试系统，能够为结构产品提供测试所需的高低温环境，并保证热变形测试的精度要求。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高低温热变形综合测试系统，包括：
高低温试验间，用于通过自动调节系统设备运行提供结构产品测试所需的高低温环境；
高刚度、高热稳定性地面支撑设备，用于为结构产品提供刚性支撑以及高低温环境下的热变形测量基准；
光学测量设备，用于经过高精度测试窗口对试验间内的结构产品进行热变形测试，并保证热变形测试的精度要求。
进一步地，所述的高低温试验间的主结构由外框架和内箱体构成，保证大尺寸空间的支撑强度和高低温环境模拟的保温效果；采用液氮气液热交换器和电加热器等系统设备，通过自动循环送风的方式提供结构产品测试所需的高低温环境。
进一步地，所述的高刚度、高热稳定性地面支撑设备采用殷钢框架结构设计，顶部安装高精度殷钢平台，为结构产品提供刚性支撑的同时，保证高低温条件下地面支撑具有微小变形，能够为热变形测量提供稳定测量基准。
进一步地，所述的高精度测试窗口采用高纯石英玻璃，高精度面型设计要求保证高低温条件下测试窗变形引起的光路测试误差，能够满足光学测量设备经过高精度测试窗口对试验间内结构产品进行热变形测试的精度要求。
本发明具有以下有益效果：
(1)高低温试验间内部净尺寸不小于10m×6m×6.5m(长×宽×高)，温度控制范围为-100℃～+150℃，能够为卫星组部件级、分系统级、整星级热变形试验提供在轨高低温环境模拟条件。
(2)殷钢框架结构设计的高刚度、高热稳定性地面支撑设备承重不小于5吨，在试验间温控范围内，地面支撑设备绝对变形量小于0.05mm，能够为热变形测量提供稳定测量基准。
(3)高精度测试窗口透视率大于0.95(500nm～650nm波长范围)，试验间温控范围内，测试窗变形引起的光路测试误差优于1″，能够满足光学测量设备经过高精度测试窗口对试验间内结构产品进行热变形测试的精度要求。
附图说明
图1为高低温热变形综合测试系统的组成示意图。
图2为高低温试验间组成示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施作详细说明，实施具体步骤以本发明技术方案为前提下进行，这里给出详细的实施方式和具体的操作过程。
如图1所示，本发明实施例的一种高低温热变形综合测试系统，包括：
高低温试验间，用于通过自动调节系统设备运行提供结构产品测试所需的高低温环境；
高刚度、高热稳定性地面支撑设备，用于为结构产品提供刚性支撑以及高低温环境下的热变形测量基准；
光学测量设备，用于经过高精度测试窗口对试验间内的结构产品进行热变形测试，并保证热变形测试的精度要求。
高低温试验间
如图2所示，高低温试验间的主结构由外框架和内箱体构成。外框架采用钢架结构，保证大尺寸空间的支撑强度；内箱体是一个封闭的箱体，设置箱门方便结构产品出入，采用酚醛、橡塑棉与聚氨酯联合作为保温材料，实现高低温环境模拟的保温效果。
高低温试验间采用液氮气液热交换器和电加热器等系统设备，通过上送冷风、下送热风的自动循环送风方式提供结构产品测试所需的高低温环境，可满足-100℃～+150℃范围内任意点温度可控要求。
高刚度、高热稳定性地面支撑设备
高刚度、高热稳定性地面支撑设备采用殷钢框架结构设计，地面支撑设备底部预埋在高低温试验间外面，顶部安装高精度殷钢平台，殷钢平台上布置横、纵刚性连接螺纹孔，为结构产品提供刚性支撑；殷钢框架及殷钢平台设计保证高低温条件下地面支撑具有微小变形，减少支撑工装变形的影响，能够为热变形测量提供稳定测量基准。
高精度测试窗口
高精度测试窗口采用高纯石英玻璃，满足500nm～650nm波长范围的光学材料，透射率大于0.95；在试验间温控范围内，配合主动温控和被动保温措施，高精度测试窗口不产生翘曲变形，表面无结露、结霜；高精度面型设计要求保证高低温条件下测试窗变形引起的光路测试误差优于1″，能够满足光学测量设备经过高精度测试窗口对试验间内结构产品进行热变形测试的精度要求。
本具体实施使用时，包括如下步骤：
1.打开箱门，将结构产品转运至高低温试验间，并与地面支撑设备固定，光学测量设备放置在高低温试验间外部，根据试验需求进行温控方案改装以及热变形测试光路调试，状态具备后关箱门。
2.运行系统设备，为结构产品提供热变形测试所需的高低温环境，温度载荷满足测试条件后，光学测量设备经过高精度测试窗口对试验间内的结构产品进行热变形测试。
3.热变形测试过程中，确认高低温热变形综合测试系统状态正常。
4.对结构产品的热变形测试结果进行评估，确认有效后试验结束，打开高低温试验间箱门，检查结构产品状态。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种高低温热变形综合测试系统，其特征在于：包括：
高低温试验间，用于通过自动调节系统设备运行提供结构产品测试所需的高低温环境；
高刚度、高热稳定性地面支撑设备，用于为结构产品提供刚性支撑以及高低温环境下的热变形测量基准；
光学测量设备，用于经过高精度测试窗口对试验间内的结构产品进行热变形测试，并保证热变形测试的精度要求。
2.根据权利要求1所述的高低温热变形综合测试系统，其特征在于：所述的高低温试验间的主结构由外框架和内箱体构成，采用液氮气液热交换器和电加热器，通过自动循环送风的方式提供结构产品测试所需的高低温环境。
3.根据权利要求1所述的高低温热变形综合测试系统，其特征在于：所述的高刚度、高热稳定性地面支撑设备采用殷钢框架结构设计，顶部安装高精度殷钢平台。
4.根据权利要求1所述的高低温热变形综合测试系统，其特征在于：所述的高精度测试窗口采用高纯石英玻璃。
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