飞轮的地面加速寿命试验方法及装置，能够解决卫星姿控飞轮在地面的长寿命快速考核难题，具有可靠的试验数据支撑，可以实现在有限时间内、在地面情况下、客观、有效地量化评估飞轮的寿命。方法包括：(1)考核开始；(2)设置飞轮考核的循环次数、转速、时间参数；(3)按照设定的参数发送控制指令给飞轮；(4)周期性发送遥测指令给飞轮，根据遥测返回数据得到飞轮转速、电流的运行参数，并进行数据保存；(5)判断飞轮运行是否正常，是则执行步骤(6)，否则跳转步骤(8)；(6)继续飞轮考核试验；(7)判断是否达到设定的考核循环次数，是则执行步骤(8)，否则跳转步骤(3)；(8)结束考核试验，并给出考核评估结果。估结果。估结果。
【技术实现步骤摘要】
飞轮的地面加速寿命试验方法及装置
[0001]本专利技术涉及航空航天的
，尤其涉及一种飞轮的地面加速寿命试验方法，以及实现该方法的飞轮的地面加速寿命试验装置。
技术介绍
[0002]随着商业航天产业的蓬勃发展，商业卫星的寿命也越来越长，从最初的1～2年，逐步提升到5～10年。反作用飞轮是卫星精密姿态控制的主要执行机构，是确保卫星在轨寿命和任务效能的核心关键部件。飞轮产品是集精密机械、电力电子、自动控制、空间可靠性设计等集成一体化的高精密空间应用产品；飞轮产品的综合性能、可靠性及在轨寿命直接影响到在轨卫星全寿命周期的实效性，一直以来都是卫星总体最为关注的重中之重。高可靠、长寿命(5～10年在轨寿命)、高性能反作用飞轮是卫星实现长寿命的保障。按照实际使用情况对卫星姿控飞轮进行5～10年的测试，得到的结果和数据是最有说服力的，但是时间成本是难以接受的。
[0003]现有的加速寿命试验方法是在进行合理工程及统计假设的基础上，利用与物理失效规律相关的统计模型，对在超出正常应力水平的加速环境下获得的可靠性信息进行转换，得到试件在额定应力水平下可靠性特征的可复现的数值估计的一种试验方法。由于反作用飞轮物理失效规律尚不清晰，也没有统计模型可用，因此这种方法无法直接应用于卫星姿控飞轮加速寿命考核。目前卫星反作用飞轮产品的寿命都是基于可靠度指标进行评估的，但是可靠度指标基本上都是根据理论值和经验值估算出来的，无法实现在有限时间内、在地面情况下、客观、有效地量化评估飞轮的寿命，没有更科学、有效、可量化、可测试的评估方法，并且缺乏试验数据支撑，无法满足蓬勃发展商业航天产业对长寿命卫星反作用飞轮，尤其是飞轮10年在轨寿命可靠性评估的精细化要求。因此，需要一种快速的测试试验方法，实现卫星姿控飞轮的长寿命测试和评估。
技术实现思路
[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种飞轮的地面加速寿命试验方法，其能够解决卫星姿控飞轮在地面的长寿命快速考核难题，具有可靠的试验数据支撑，可以实现在有限时间内、在地面情况下、客观、有效地量化评估飞轮的寿命。
[0005]本专利技术的技术方案是：这种飞轮的地面加速寿命试验方法，其包括以下步骤：
[0006](1)考核开始；
[0007](2)根据卫星姿控反作用飞轮产品在轨工作的情况，设置飞轮考核的循环次数、转速、时间参数；
[0008](3)按照设定的参数发送控制指令给飞轮；
[0009](4)周期性发送遥测指令给飞轮，根据遥测返回数据得到飞轮转速、电流的运行参数，并进行数据保存；
[0010](5)根据飞轮转速和电流判断飞轮运行是否正常，是则执行步骤(6)，否则跳转步
骤(8)；
[0011](6)继续飞轮考核试验；
[0012](7)判断是否达到设定的考核循环次数，是则执行步骤(8)，否则跳转步骤(3)；
[0013](8)结束考核试验，并给出考核评估结果。
[0014]本专利技术根据卫星姿控反作用飞轮产品在轨工作的情况，设置飞轮考核的循环次数、转速、时间参数，按照设定的参数发送控制指令给飞轮，周期性发送遥测指令给飞轮，根据遥测返回数据得到飞轮转速、电流的运行参数，并进行数据保存，达到设定的考核循环次数后，结束考核试验，并给出考核评估结果，因此能够解决卫星姿控飞轮在地面的长寿命快速考核难题，具有可靠的试验数据支撑，可以实现在有限时间内、在地面情况下、客观、有效地量化评估飞轮的寿命。
[0015]还提供了一种飞轮的地面加速寿命试验方法的装置，其包括：卫星姿控飞轮(1)、真空试验装置(2)、通信转接盒(3)、计算机(4)、直流稳压电源(5)、不间断电源UPS(6)、飞轮连接电缆(7)；
[0016]真空试验装置为安装在其上的卫星姿控飞轮(1)提供真空试验环境；通信转接盒(3)将卫星姿控飞轮的标准通信接口CAN/RS422转换为USB连接到计算机(4)上；计算机(4)上运行的考核软件根据设定的考核参数，周期性发送控制指令给卫星姿控飞轮，并且周期性发送遥测指令到卫星姿控飞轮，得到卫星姿控飞轮遥测返回的卫星姿控飞轮运行转速和电流数据；直流稳压电流(5)提供卫星姿控飞轮正常工作的电压；不间断电源UPS(6)给计算机(4)和直流稳压电压提供不间断的220V交流电源。
附图说明
[0017]图1示出了飞轮一次循环工作的过程。
[0018]图2示出了根据本专利技术的飞轮的地面加速寿命试验装置的结构示意图。
[0019]图3示出了图2的真空试验装置的结构示意图。
[0020]图4示出了根据本专利技术的飞轮的地面加速寿命试验方法的流程图。
具体实施方式
[0021]如图4所示，这种飞轮的地面加速寿命试验方法，其包括以下步骤：
[0022](1)考核开始；
[0023](2)根据卫星姿控反作用飞轮产品在轨工作的情况，设置飞轮考核的循环次数、转速、时间参数；
[0024](3)按照设定的参数发送控制指令给飞轮；
[0025](4)周期性发送遥测指令给飞轮，根据遥测返回数据得到飞轮转速、电流的运行参数，并进行数据保存；
[0026](5)根据飞轮转速和电流判断飞轮运行是否正常，是则执行步骤(6)，否则跳转步骤(8)；
[0027](6)继续飞轮考核试验；
[0028](7)判断是否达到设定的考核循环次数，是则执行步骤(8)，否则跳转步骤(3)；
[0029](8)结束考核试验，并给出考核评估结果。
[0030]本专利技术根据卫星姿控反作用飞轮产品在轨工作的情况，设置飞轮考核的循环次数、转速、时间参数，按照设定的参数发送控制指令给飞轮，周期性发送遥测指令给飞轮，根据遥测返回数据得到飞轮转速、电流的运行参数，并进行数据保存，达到设定的考核循环次数后，结束考核试验，并给出考核评估结果，因此能够解决卫星姿控飞轮在地面的长寿命快速考核难题，具有可靠的试验数据支撑，可以实现在有限时间内、在地面情况下、客观、有效地量化评估飞轮的寿命。
[0031]优选地，如图1所示，一个循环过程包括以下分过程：
[0032](I)计算机发送控制命令使飞轮从0rpm加速到+V0；
[0033](II)飞轮保持+V0恒定转速过程一段时间；
[0034](III)计算机发送控制命令使飞轮从+V0到
‑
V；
[0035](IV)飞轮保持
‑
V0恒定转速过程一段时间；
[0036](V)计算机发送控制命令使飞轮从
‑
V0加速到0rpm；其中V0可以根据飞轮工作时的转速进行设置，如果飞轮工作时最高转速为3000rpm，V0设置为3000rpm，+V0表示正转，
‑
V0表示反转。
[0037]飞轮是自带控制器的，只需要计算机发送命令即可。如图2所示，计算机发送控制命令实现的。整个考核系统的过程都是计算机控制实现。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.飞轮的地面加速寿命试验方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)考核开始；(2)根据卫星姿控反作用飞轮产品在轨工作的情况，设置飞轮考核的循环次数、转速、时间参数；(3)按照设定的参数发送控制指令给飞轮；(4)周期性发送遥测指令给飞轮，根据遥测返回数据得到飞轮转速、电流的运行参数，并进行数据保存；(5)根据飞轮转速和电流判断飞轮运行是否正常，是则执行步骤(6)，否则跳转步骤(8)；(6)继续飞轮考核试验；(7)判断是否达到设定的考核循环次数，是则执行步骤(8)，否则跳转步骤(3)；(8)结束考核试验，并给出考核评估结果。2.根据权利要求1所述的飞轮的地面加速寿命试验方法，其特征在于：一个循环过程包括以下分过程：(I)计算机发送控制命令使飞轮从0rpm加速到+V0；(II)飞轮保持+V0恒定转速过程一段时间；(III)计算机发送控制命令使飞轮从+V0到
‑
V；(IV)飞轮保持
‑
V0恒定转速过程一段时间；(V)计算机发送控制命令使飞轮从
‑
V0加速到0rpm；其中V0可以根据飞轮工作时的转速进行设置，如果飞轮工作时最高转速为3000rpm，V0设置为3000rpm，+V0表示正转，
‑
V0表示反转。3.根据权利要求2所述的飞轮的地面加速寿命试验方法，其特征在于：试验室常温、真空状态下，用不间断电源给飞轮供电、用自动测试软件周期性给飞轮发送控制指令，进行加速寿命考核；飞轮实际工作10万次的加减速两次过零循环，等效于在轨运行10年的工作状况，通过在地面上高度模拟卫星姿控飞轮真实在轨飞行的工作状态，在6个月的时间完成飞轮工作10万次的加减速两次过零循环。4.根据权利要求3所述的飞轮的地面加速寿命试验方法的装置，其特征在于：其包括：卫星姿控飞轮(1)、真空试验装置(2)、通信转接盒(3)、计算机(4)、直流稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜金榜，侯建军，田武刚，王建敏，
申请(专利权)人：湖南揽月机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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