CN109037887B - 一种可展开式sar天线在卫星上的装配方法 - Google Patents
一种可展开式sar天线在卫星上的装配方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，涉及SAR天线的上星安装领域；包括如下步骤：步骤(一)、将摇臂展开卸载装置固定安装在桁架上；步骤(二)、将SAR天线安装在翻转支架车的顶端；步骤(三)、实现SAR天线与摇臂展开卸载装置对接；步骤(四)、将SAR天线从二轴转台上拆除；步骤(五)、将卫星通过二轴转台固定安装在翻转支架车顶部；步骤(六)、将卫星与SAR天线对接；步骤(七)、制作波导垫片固定安装在卫星内部；步骤(八)、将SAR天线从摇臂展开卸载装置上拆除，完成装配。本发明实现了可展开式SAR天线在二维展开卸载系统下的上星安装；有效地保证了不同接口连接之后相互之间的匹配性，保证了SAR天线在卫星上的安装精度。
Description
技术领域
本发明涉及SAR天线的上星安装领域，特别是一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法。
背景技术
一种空间三维可展开式SAR天线，如图1和图2所示，由国内某研究机构研制，安装于卫星平台上，在轨实现雷达成像。该可展开式SAR天线重达85Kg，收拢时长1212mm，宽为1058mm，高2337mm，结构形状复杂，如图3所示，该可展开式SAR天线由反射器组件、馈源组件、展开组件(展开臂、转动机构、馈源展开机构、压紧释放装置、第四支撑结构)、反射器安装底板组成。
其中，展开组件与卫星有两个压紧点，其中，展开组件的转动机构与卫星通过连接点1与卫星连接，展开组件的第三支撑压紧点通过连接点2与卫星连接；两个第四支撑结构分别通过连接点3、连接点4与卫星连接，两个第四支撑上部通过连接点8与展开臂连接，起到辅助支撑展开臂的作用；反射器安装底板通过螺钉与卫星平台连接在一起，反射器组件通过连接点5与反射器底板连接；多波束馈源与展开臂有两个连接点，通过连接法兰利用连接点6与展开臂连接，通过馈源底部的连接点7与展开臂第三支撑、连接点2共同连接为一个整体，SAR天线在星上的安装状态如图3所示。
该种可展开式SAR天线为国内首例进入外层空间使用的SAR天线，之前无该种可展开式SAR天线上星安装范例。其安装难点在于：1)可展开式SAR天线的设计适用于微重力展开，应在地面安装和展开实验中使SAR天线的展开机构和转动装置不承受由重力导致的弯曲力矩；2)SAR天线通过5个不在同一安装面的压紧点分别安装在卫星的梯形舱、载荷舱顶板、载荷舱底板五个不同的安装位置上，安装在卫星+Z侧结构板上，在轨通过火工品切割器进行分离，因此安装过程需保证SAR天线的安装精度和预紧力，使SAR天线能够经历火箭发射主动段的严酷力学环境并成功分离；3)安装过程中需进行SAR天线微重力展开实验，需设计合理的实验方式及展开工装以保证展开实验过程不损伤SAR天线性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，实现了可展开式SAR天线在二维展开卸载系统下的上星安装；有效地保证了不同接口连接之后相互之间的匹配性，保证了SAR天线在卫星上的安装精度。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，包括如下步骤：
步骤(一)、将摇臂展开卸载装置固定安装在桁架上；对摇臂展开卸载装置分别进行大臂主轴调试、小臂主轴调试、大臂导轨调试和小臂导轨调试，直至满足要求；
步骤(二)、将SAR天线通过二轴转台固定安装在翻转支架车的顶端；移动翻转支架车至桁架下方；
步骤(三)、调整二轴转台，使SAR天线的电机轴指向竖直方向；调整摇臂展开卸载装置回转轴与SAR天线电机轴的平行距离；调整SAR天线的俯仰角；实现SAR天线与摇臂展开卸载装置对接；
步骤(四)、SAR天线保持不动，将SAR天线从二轴转台上拆除；
步骤(五)、将卫星通过二轴转台固定安装在翻转支架车顶部；移动翻转支架车至桁架下方；
步骤(六)、通过二轴转台调整卫星的角度；调整摇臂展开卸载装置与SAR天线的相对位置；将卫星与SAR天线对接；
步骤(七)、制作波导垫片，并将波导垫片固定安装在卫星出舱波导口法兰孔内与根部旋转关节变换段波导法兰孔内之间；实现对卫星出舱波导与根部旋转关节变换段波导的过渡连接；
步骤(八)、通过旋转二轴转台将卫星上的SAR天线从摇臂展开卸载装置上拆除；并对卫星进行翻转复位，完成装配。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(一)中，大臂主轴调试的方法为：小臂与大臂保持90°夹角；大臂和小臂同轴旋转4次，每次旋转90°；每次旋转后90°测量大臂的导轨末端竖直跳动距离，要求导轨末端的竖直跳动距离小于0.5mm；
小臂主轴调试的方法为：固定大臂保持静止；小臂相对大臂从0°到90°进行旋转；每旋转10°测量一次小臂展开过程的阻力矩，要求阻力矩小于1Nm。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(一)中，
大臂导轨调试的方法为：大臂和小臂之间夹角为90°并保持不动；滑动大臂导轨上的第一滑车座；分别测量第一滑车座在大臂末端、中部和旋转轴端高度；三点的高度差小于0.2mm则满足要求；
小臂导轨调试方法为：大臂和小臂之间夹角为90°并保持不动；滑动小臂导轨上的第二滑车座，分别测量第二滑车座在小臂末端、中部和旋转轴端高度；要求三点高度差小于0.2mm则满足要求。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(一)中，所述大臂主轴调试、小臂主轴调试、大臂导轨调试和小臂导轨调试分别进行2次重复调试，两次重复调试时间间隔为12h。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(三)中，二轴转台的位置精度误差小于10mm；角度调整精度误差小于5°。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(三)中，摇臂展开卸载装置回转轴与SAR天线电机轴的平行距离不大于5mm；SAR天线的俯仰角不大于0.02°。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(六)中，调整卫星太阳翼法线方向为竖直方向；调整摇臂展开卸载装置的回转轴对准SAR天线的电机轴。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(七)中，所述波导垫片与卫星出舱波导的间隙小于0.2mm；间隙采用HY914胶封；波导垫片与根部旋转关节变换段波导的间隙小于0.2mm；间隙采用HY914胶封。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(八)中，卫星翻转复位后，卫星的太阳翼法线方向为水平方向。
在上述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，所述步骤(一)中，桁架(2)宽为4.5m，高为5m。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用二维展开卸载系统，如图3所示，展开卸载系统包括展开桁架、二维展开卸载工装、吊挂系统等，使展开过程中的阻力距小于1Nm，导轨跨度在超过3m的情况下，其末端、中端、里端的高度差均优于0.1mm，且卸载系统的两个卸载点的卸载力保持在386.5±19(N)和165.8±8(N)，基本保证了SAR天线在安装、展开试验过程中近似为零重力环境，其受力情况及展开过程的受力分布变化得到有效监控；
(2)本发明利用经纬仪进行卫星姿态精度测量，在SAR天线上设置精测镜，要求根部关节轴线垂直度小于0.1mm，并且使S摇臂卸载系统回转轴与电机轴平行距离不得大于5mm，实现SAR天线在卫星上的安装精度满足优于0.05°(天线各转角)，保证了SAR天线与二维展开卸载系统各轴的垂直度，满足了微重力展开要求；
(3)本发明通过激光扫描精测出舱波导口法兰孔和卫星与电机安装孔的相对位置关系，通过精测数据三维逆向建模，加工波导或波导垫片，实现了异形、口面不平行波导的连接无应力。
附图说明
图1为本发明摇臂展开卸载装置和桁架示意图；
图2为本发明摇臂展开卸载装置示意图；
图3为本发明翻转支架车示意图；
图4为本发明卫星示意图；
图5为本发明SAR天线与卫星对接示意图；
图6为本发明波导垫片安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，实现了可展开式SAR天线在二维展开卸载系统下的上星安装；有效地保证了不同接口连接之后相互之间的匹配性，保证了SAR天线在卫星上的安装精度。
主要包括如下步骤：
步骤(一)、如图1所示为摇臂展开卸载装置和桁架示意图，由图可知，将摇臂展开卸载装置1固定安装在桁架2上；如图2所示为摇臂展开卸载装置示意图，由图可知，对摇臂展开卸载装置1分别进行大臂11主轴调试、小臂12主轴调试、大臂11导轨调试和小臂12导轨调试，直至满足要求；其中，桁架2宽为4.5m，高为5m。
大臂11主轴调试的方法为：小臂12与大臂11保持90°夹角；大臂11和小臂12同轴旋转4次，每次旋转90°；每次旋转后90°测量大臂11的导轨末端13竖直跳动距离，要求导轨末端13的竖直跳动距离小于0.5mm。
小臂12主轴调试的方法为：固定大臂11保持静止；小臂12相对大臂11从0°到90°进行旋转；每旋转10°测量一次小臂12展开过程的阻力矩，要求阻力矩小于1Nm。
大臂11导轨调试的方法为：大臂11和小臂12之间夹角为90°并保持不动；滑动大臂11导轨上的第一滑车座14；分别测量第一滑车座14在大臂11末端、中部和旋转轴端高度；三点的高度差小于0.2mm则满足要求。
小臂12导轨调试方法为：大臂11和小臂12之间夹角为90°并保持不动；滑动小臂12导轨上的第二滑车座15，分别测量第二滑车座15在小臂末端、中部和旋转轴端高度；要求三点高度差小于0.2mm则满足要求。
大臂11主轴调试、小臂12主轴调试、大臂11导轨调试和小臂12导轨调试分别进行2次重复调试，两次重复调试时间间隔为12h。
步骤二、如图3所示为翻转支架车示意图，由图可知，将SAR天线3通过二轴转台6固定安装在翻转支架车4的顶端；移动翻转支架车4至桁架2下方。
步骤(三)、调整二轴转台6，使SAR天线3的电机轴指向竖直方向；调整摇臂展开卸载装置1回转轴与SAR天线3电机轴的平行距离；调整SAR天线3的俯仰角；实现SAR天线3与摇臂展开卸载装置1对接；二轴转台6的位置精度误差小于10mm；角度调整精度误差小于5°。摇臂展开卸载装置1回转轴与SAR天线3电机轴的平行距离不大于5mm；SAR天线3的俯仰角不大于0.02°。
步骤(四)、SAR天线3保持不动，将SAR天线3从二轴转台6上拆除。
步骤(五)、如图4所示为卫星示意图，由图可知，将卫星5通过二轴转台6固定安装在翻转支架车4顶部；移动翻转支架车4至桁架2下方。
步骤(六)、如图5所示为SAR天线与卫星对接示意图，由图可知，通过二轴转台6调整卫星5的角度；调整卫星5太阳翼法线方向为竖直方向；调整摇臂展开卸载装置1与SAR天线3的相对位置；调整摇臂展开卸载装置1的回转轴对准SAR天线3的电机轴。将卫星5与SAR天线3对接。对接时，将SAR天线3根部关节安装在卫星5的天线根部支架上，首先电机底座与安装面对接，将卫星5与底座的销螺钉安装孔对齐后，将紧固件拧紧并测力，此时调整卫星5姿态，并进行精测；转动机构安装精确后，销螺钉套灌胶固封
步骤(七)、如图6所示为波导垫片安装位置示意图，由图可知，制作波导垫片，并将波导垫片固定安装在卫星5出舱波导口法兰孔51内与根部旋转关节变换段波导法兰孔52内之间；实现对卫星5出舱波导与根部旋转关节变换段波导的过渡连接。进行波导精测及试装工作，保证波导连接无应力装配，连接过渡波导，并封胶。固定波导垫片与卫星5出舱波导的间隙小于0.2mm；间隙采用HY914胶封；波导垫片与根部旋转关节变换段波导的间隙小于0.2mm；间隙采用HY914胶封。
安装馈源火工品、第四支撑火工品、第三支撑火工品、天线反射器底部火工品前需进行阻值测试，阻值测试满足要求的判断方法如下：桥丝电阻要求1±0.1Ω，绝缘阻值大于100MΩ。
对SAR天线最终安装状态进行确认，包括连接固定情况、火工品安装情况、测试数据、电缆及多层干涉及钩挂情况进行确认，确认最终安装状态满足要求。
步骤(八)、拆除卸载挂点，拆除天线上所有工艺辅助件，包括基准镜、吊点、测试过渡标识；通过旋转二轴转台6将卫星5上的SAR天线3从摇臂展开卸载装置1上拆除；并操作二轴转台6使卫星5退出摇臂展开卸载装置1，且移动速度≤10m/min；并对卫星5进行翻转复位，卫星5翻转复位后，卫星5的太阳翼法线方向为水平方向。
去除临时固定用的3M胶带，将接地线上的铜基胶带粘贴到展开臂上的接地铜箔上，测量热控组件接地点到天线接地桩之间的电阻，电阻应小于1Ω；多层隔热组件采用销钉压片方式固定，用带胶膜的外表面膜封口，带胶膜的外表面膜用GD-414硅橡胶点封；完成装配。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(一)、将摇臂展开卸载装置(1)固定安装在桁架(2)上；对摇臂展开卸载装置(1)分别进行大臂(11)主轴调试、小臂(12)主轴调试、大臂(11)导轨调试和小臂(12)导轨调试，直至满足要求；
步骤(二)、将SAR天线(3)通过二轴转台(6)固定安装在翻转支架车(4)的顶端；移动翻转支架车(4)至桁架(2)下方；
步骤(三)、调整二轴转台(6)，使SAR天线(3)的电机轴指向竖直方向；调整摇臂展开卸载装置(1)回转轴与SAR天线(3)电机轴的平行距离；调整SAR天线(3)的俯仰角；实现SAR天线(3)与摇臂展开卸载装置(1)对接；
步骤(四)、SAR天线(3)保持不动，将SAR天线(3)从二轴转台(6)上拆除；
步骤(五)、将卫星(5)通过二轴转台(6)固定安装在翻转支架车(4)顶部；移动翻转支架车(4)至桁架(2)下方；
步骤(六)、通过二轴转台(6)调整卫星(5)的角度；调整摇臂展开卸载装置(1)与SAR天线(3)的相对位置；将卫星(5)与SAR天线(3)对接；
步骤(七)、制作波导垫片，并将波导垫片固定安装在卫星(5)出舱波导口法兰孔(51)内与根部旋转关节变换段波导法兰孔(52)内之间；实现对卫星(5)出舱波导与根部旋转关节变换段波导的过渡连接；
步骤(八)、通过旋转二轴转台(6)将卫星(5)上的SAR天线(3)从摇臂展开卸载装置(1)上拆除；并对卫星(5)进行翻转复位，完成装配。
2.根据权利要求1所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(一)中，大臂(11)主轴调试的方法为：小臂(12)与大臂(11)保持90°夹角；大臂(11)和小臂(12)同轴旋转4次，每次旋转90°；每次旋转90°后测量大臂(11)的导轨末端(13)竖直跳动距离，要求导轨末端(13)的竖直跳动距离小于0.5mm；
小臂(12)主轴调试的方法为：固定大臂(11)保持静止；小臂(12)相对大臂(11)从0°到90°进行旋转；每旋转10°测量一次小臂(12)展开过程的阻力矩，要求阻力矩小于1Nm。
3.根据权利要求2所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(一)中，
大臂(11)导轨调试的方法为：大臂(11)和小臂(12)之间夹角为90°并保持不动；滑动大臂(11)导轨上的第一滑车座(14)；分别测量第一滑车座(14)在大臂(11)末端、中部和旋转轴端高度；三点的高度差小于0.2mm则满足要求；
小臂(12)导轨调试方法为：大臂(11)和小臂(12)之间夹角为90°并保持不动；滑动小臂(12)导轨上的第二滑车座(15)，分别测量第二滑车座(15)在小臂末端、中部和旋转轴端高度；要求三点高度差小于0.2mm则满足要求。
4.根据权利要求3所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述大臂(11)主轴调试、小臂(12)主轴调试、大臂(11)导轨调试和小臂(12)导轨调试分别进行2次重复调试，两次重复调试时间间隔为12h。
5.根据权利要求4所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(三)中，二轴转台(6)的位置精度误差小于10mm；角度调整精度误差小于5°。
6.根据权利要求5所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(三)中，摇臂展开卸载装置(1)回转轴与SAR天线(3)电机轴的平行距离不大于5mm；SAR天线(3)的俯仰角不大于0.02°。
7.根据权利要求6所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(六)中，调整卫星(5)太阳翼法线方向为竖直方向；调整摇臂展开卸载装置(1)的回转轴对准SAR天线(3)的电机轴。
8.根据权利要求7所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(七)中，所述波导垫片与卫星(5)出舱波导的间隙小于0.2mm；间隙采用HY914胶封；波导垫片与根部旋转关节变换段波导的间隙小于0.2mm；间隙采用HY914胶封。
9.根据权利要求8所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(八)中，卫星(5)翻转复位后，卫星(5)的太阳翼法线方向为水平方向。
10.根据权利要求9所述的一种可展开式SAR天线在卫星上的装配方法，其特征在于：所述步骤(一)中，桁架(2)宽为4.5m，高为5m。
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