一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请提供了一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法、装置及设备，涉及卫星制造与测试技术领域，该方法包括：根据卫星尺寸信息构建卫星包络体；在卫星包络体上预布置多个质量体；根据卫星质心纵向距离，对卫星包络体上多个质量体的预布置位置进行纵向移动，确定最终布置位置；确定包络体转动惯量信息；将卫星转动惯量信息、包络体转动惯量信息及卫星高度代入力矩及惯量平衡等式确定质量体的质量及尺寸；按照最终布置位置，将多个质量体与卫星包络体组合获得质量特性模拟件。通过采用上述微纳卫星质量特性模拟件的构建方法、装置及设备，解决了在对微纳卫星进行质量特性测试及力学试验时，无法获取准确的转动惯量及响应数据的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法、装置及设备


[0001]本申请涉及卫星制造与测试
，具体而言，涉及一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]火箭载荷舱、多级火箭的上面级在质量特性测试和力学试验时，需要装载微纳卫星的结构星，从而获取符合真实情况的质量特性和动力学响应。在实际操作时，由于微纳卫星的结构星造价高昂，一般用质量相同、质心调配一致的模拟质量块代替微纳卫星参加质量特性测试和力学试验。
[0003]现有技术中，微纳卫星的模拟质量块仅能对微纳卫星的质量及质心状态进行模拟，忽略了微纳卫星的自身惯量，导致在进行质量特性测试及力学试验时，无法获取准确的转动惯量及响应数据的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法、装置及设备，以解决在对微纳卫星进行质量特性测试及力学试验时，无法获取准确的转动惯量及响应数据的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法，包括：获取待模拟微纳卫星的卫星结构信息，根据卫星结构信息中的卫星尺寸信息构建卫星包络体，卫星结构信息还包括卫星转动惯量信息，卫星转动惯量信息包括卫星质心纵向距离，卫星尺寸信息包括卫星高度；在卫星包络体上预布置质量及尺寸待定的多个质量体，多个质量体包括布置于卫星包络体外围的外部质量体、布置于卫星包络体内部的内部质量体及平衡质量体，外部质量体包括两个第一外部质量体及两个第二外部质量体，平衡质量体包括第一平衡质量体及第二平衡质量体；根据卫星质心纵向距离，对卫星包络体上质量及尺寸待定的多个质量体的预布置位置进行纵向移动，确定多个质量体的最终布置位置；根据卫星包络体的包络体结构信息，确定卫星包络体的包络体转动惯量信息；将卫星转动惯量信息、包络体转动惯量信息及卫星高度代入力矩及惯量平衡等式，确定每个质量体的质量及尺寸；按照最终布置位置，将质量及尺寸确定的多个质量体与卫星包络体组合在一起，获得待模拟微纳卫星的质量特性模拟件。
[0006]可选地，根据卫星质心纵向距离，对卫星包络体上质量及尺寸待定的多个质量体的预布置位置进行纵向移动，确定多个质量体的最终布置位置，包括：将内部质量体移动至模拟件质心纵向距离对应的高度；在纵轴方向上，将多个外部质量体移动至与内部质量体处于同一水平面的位置。
[0007]可选地，将卫星转动惯量信息、包络体转动惯量信息及卫星高度代入力矩及惯量平衡等式，确定每个质量体的质量及尺寸，包括：对代入卫星转动惯量信息、包络体转动惯量信息及卫星高度的力矩及惯量平衡等式进行求解，确定每个外部质量体的质量及平衡质
量体的质量；计算卫星包络体、所有外部质量体与平衡质量体的质量和；将卫星质量与质量和的差值作为内部质量体的质量；针对每个质量体，将该质量体的密度代入密度计算公式，确定该质量体的尺寸。
[0008]可选地，在确定每个质量体的质量及尺寸之前，还包括：根据包络体力矩与平衡质量体力矩之间的相等关系，建立力矩平衡等式，包络体力矩是指卫星包络体质心相对于模拟件质心的力矩，平衡质量体力矩是指平衡质量体质心相对于模拟件质心的力矩；根据卫星转动惯量与模拟件转动惯量之间的相等关系，建立惯量平衡等式；由力矩平衡等式及惯量平衡等式，构成力矩及惯量平衡等式。
[0009]可选地，包络体结构信息包括包络体质量；根据包络体力矩与平衡质量体力矩之间的相等关系，建立力矩平衡等式，包括：将包络体质量与第一质心纵向距离差值的乘积作为第一乘积，第一质心纵向距离差值是指卫星包络体质心纵向距离与卫星质心纵向距离的差值；计算卫星高度与卫星质心纵向距离的差值，将该差值与第二平衡质量体对应的质量体半径的差值作为第一距离，将第二平衡质量体质量与第一距离的乘积作为第二乘积，质量体半径是指平衡质量体为正立方体时的内切球半径或者平衡质量体为球体时的球体半径；将第一平衡质量体质量与第二质心纵向距离差值的乘积作为第三乘积，第二质心纵向距离差值是指卫星质心纵向距离与第一平衡质量体对应的质量体半径的差值；计算第一乘积与第二乘积的和值，根据该和值与第三乘积之间的相等关系，建立力矩平衡等式。
[0010]可选地，包络体转动惯量信息包括包络体纵向惯量、包络体横向惯量及包络体径向惯量，卫星转动惯量信息包括不同方向上的卫星转动惯量；根据卫星转动惯量与模拟件转动惯量之间的相等关系，建立惯量平衡等式，包括：将两个第一外部质量体惯量之和作为第一外部惯量，将两个第二外部质量体惯量作为第二外部惯量，每个外部质量体惯量是指该外部质量体相对于模拟件质心的转动惯量；将包络体纵向惯量、第一外部惯量、第二外部惯量三者之和作为模拟件纵向转动惯量，将包络体横向惯量、第一平衡质量体惯量、第二平衡质量体惯量、第一外部惯量三者之和作为模拟件横向转动惯量，将包络体径向惯量、第一平衡质量体惯量、第二平衡质量体惯量、第二外部惯量三者之和作为模拟件径向转动惯量；针对每个方向，根据该方向对应的卫星转动惯量与该方向对应的模拟件转动惯量之间的相等关系，建立该方向对应的方向惯量平衡等式；由三个方向惯量平衡等式共同构成惯量平衡等式。
[0011]可选地，卫星包络体为长方体，卫星包络体包括两个第一侧框架及两个第二侧框架，两个第一侧框架互为对向侧面，两个第二侧框架互为对向侧面；在卫星包络体上预布置多个质量及尺寸待定的多个质量体，包括：在卫星包络体内部的纵轴上预布置内部质量体；在卫星包络体内部的底板和顶板上，分别布置第一平衡质量体及第二平衡质量体；在卫星包络体的两个第一侧框架的纵向中心线上分别预布置一个第一外部质量体；在卫星包络体的两个第二侧框架的纵向中心线上分别预布置一个第二外部质量体。
[0012]可选地，根据卫星结构信息中的卫星尺寸信息构建卫星包络体，包括：根据卫星尺寸信息，确定卫星包络体的包络体尺寸；根据包络体尺寸分别确定轻质接口板、轻质结构板及四个轻质侧框架的尺寸；按照各自的尺寸，将轻质接口板、轻质结构板及四个轻质侧框架组合在一起，构成卫星包络体。
[0013]第二方面，本申请实施例还提供了一种微纳卫星质量特性模拟件的构建装置，所
述装置包括：包络体构建模块，用于获取待模拟微纳卫星的卫星结构信息，根据卫星结构信息中的卫星尺寸信息构建卫星包络体，卫星结构信息还包括卫星转动惯量信息，卫星转动惯量信息包括卫星质心纵向距离，卫星尺寸信息包括卫星高度；质量体布置模块，用于在卫星包络体上预布置质量及尺寸待定的多个质量体，多个质量体包括布置于卫星包络体外围的外部质量体、布置于卫星包络体内部的内部质量体及平衡质量体，外部质量体包括两个第一外部质量体及两个第二外部质量体，平衡质量体包括第一平衡质量体及第二平衡质量体；布置位置确定模块，用于根据卫星质心纵向距离，对卫星包络体上质量及尺寸待定的多个质量体的预布置位置进行纵向移动，确定多个质量体的最终布置位置；包络体惯量确定模块，用于根据卫星包络体的包络体结构信息，确定卫星包络体的包络体转动惯量信息；质量尺寸确定模块，用于将卫星转动惯量信息、包络体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳卫星质量特性模拟件的构建方法，其特征在于，包括：获取待模拟微纳卫星的卫星结构信息，根据所述卫星结构信息中的卫星尺寸信息构建卫星包络体，所述卫星结构信息还包括卫星转动惯量信息，所述卫星转动惯量信息包括卫星质心纵向距离，所述卫星尺寸信息包括卫星高度；在所述卫星包络体上预布置质量及尺寸待定的多个质量体，所述多个质量体包括布置于卫星包络体外围的外部质量体、布置于卫星包络体内部的内部质量体及平衡质量体，所述外部质量体包括两个第一外部质量体及两个第二外部质量体，所述平衡质量体包括第一平衡质量体及第二平衡质量体；根据所述卫星质心纵向距离，对所述卫星包络体上质量及尺寸待定的多个质量体的预布置位置进行纵向移动，确定多个质量体的最终布置位置；根据所述卫星包络体的包络体结构信息，确定所述卫星包络体的包络体转动惯量信息；将所述卫星转动惯量信息、所述包络体转动惯量信息及所述卫星高度代入力矩及惯量平衡等式，确定每个质量体的质量及尺寸；按照所述最终布置位置，将质量及尺寸确定的多个质量体与所述卫星包络体组合在一起，获得所述待模拟微纳卫星的质量特性模拟件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述卫星质心纵向距离，对所述卫星包络体上质量及尺寸待定的多个质量体的预布置位置进行纵向移动，确定多个质量体的最终布置位置，包括：将所述内部质量体移动至模拟件质心纵向距离对应的高度；在纵轴方向上，将所述多个外部质量体移动至与所述内部质量体处于同一水平面的位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述卫星转动惯量信息、所述包络体转动惯量信息及所述卫星高度代入力矩及惯量平衡等式，确定每个质量体的质量及尺寸，包括：对代入所述卫星转动惯量信息、所述包络体转动惯量信息及所述卫星高度的力矩及惯量平衡等式进行求解，确定每个外部质量体的质量及平衡质量体的质量；计算所述卫星包络体、所有外部质量体及所述平衡质量体的质量和；将卫星质量与所述质量和的差值作为内部质量体的质量；针对每个质量体，将该质量体的密度代入密度计算公式，确定该质量体的尺寸。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定每个质量体的质量及尺寸之前，还包括：根据包络体力矩与平衡质量体力矩之间的相等关系，建立力矩平衡等式，所述包络体力矩是指卫星包络体质心相对于模拟件质心的力矩，所述平衡质量体力矩是指平衡质量体质心相对于模拟件质心的力矩；根据卫星转动惯量与模拟件转动惯量之间的相等关系，建立惯量平衡等式；由所述力矩平衡等式及所述惯量平衡等式，构成力矩及惯量平衡等式。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述包络体结构信息包括包络体质量；所述根据包络体力矩与平衡质量体力矩之间的相等关系，建立力矩平衡等式，包括：
将所述包络体质量与第一质心纵向距离差值的乘积作为第一乘积，所述第一质心纵向距离差值是指卫星包络体质心纵向距离与卫星质心纵向距离的差值；计算所述卫星高度与所述卫星质心纵向距离的差值，将该差值与第二平衡质量体对应的质量体半径的差值作为第一距离，将第二平衡质量体质量与所述第一距离的乘积作为第二乘积，所述质量体半径是指平衡质量体为正立方体时的内切球半径或者平衡质量体为球体时的球体半径；将第一平衡质量体质量与第二质心纵向距离差值的乘积作为第三乘积，所述第二质心纵向距离差值是指卫星质心纵向距离与第一平衡质量体对应的质量体半径的差值；计算所述第一乘积与所述第二乘积的和值，根据该和值与所述第三乘积之间的相等关系，建立力矩平衡等式。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述包络体转动惯量信息包括包络体纵向惯...

【专利技术属性】
技术研发人员：范忠华，
申请(专利权)人：北京未来宇航空间科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：