一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统及方法技术方案

本申请提供一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统及方法，该系统包括气浮平台、气悬浮组件、堆叠卫星、锁紧连接装置和末级箭体模拟平台；堆叠卫星通过锁紧连接装置与末级箭体模拟平台锁紧连接；堆叠卫星和末级箭体模拟平台均通过气悬浮组件悬浮设置在气浮平台上方空间；锁紧连接装置解锁后，堆叠卫星与末级箭体模拟平台分离。本申请通过气悬浮技术实现地面试验的零摩擦零重力模拟，配备姿控控制系统可实现火箭末级和堆叠卫星组合在轨运动，准确模拟在轨分离运动，提高试验准确度。提高试验准确度。提高试验准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统及方法


[0001]本申请涉及分离试验
，尤其涉及一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统及方法。

技术介绍

[0002]堆叠平板卫星的分离技术是堆叠卫星成功发射到预定轨道的关键技术，其中最关键的是堆叠平板卫星近场安全性问题。堆叠平板卫星在分离过程中容易发生近场碰撞，导致卫星损坏。因此，在研制过程中，开展堆叠卫星的分离试验，验证分离试验方法的正确性是必不可少的研制流程。在地面开展堆叠卫星多星分离试验的主要难点在于零重力模拟。因为地面重力场的存在，堆叠卫星在地面和太空中的运动行为是完全不同的。为此，需要研究能克服重力影响的试验系统，在地面完成堆叠平板卫星分离原理技术验证。
[0003]堆叠卫星分离试验过程是典型的多体运动过程，分离试验系统较为复杂，既要实现零重力模拟，又要正确施加分离旋转速度。以往采用悬挂等方式模拟零重力无法完全排除摩擦的影响，同时，分离速度的施加，采用固定旋转轴等施加方式无法实现堆叠卫星在轨运动模拟。
[0004]因此，目前亟需提供一种分离试验系统，能够实现零摩擦的零重力模拟，准确模拟在轨分离运动，提高试验准确度。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统及方法，通过气悬浮技术实现地面试验的零摩擦零重力模拟，配备姿控控制系统可实现火箭末级和堆叠卫星组合在轨运动，准确模拟在轨分离运动，提高试验准确度。
[0006]为达到上述目的，本申请提供一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统，包括气浮平台、气悬浮组件、堆叠卫星、锁紧连接装置和末级箭体模拟平台；
[0007]所述堆叠卫星通过所述锁紧连接装置与所述末级箭体模拟平台锁紧连接；
[0008]所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台均通过所述气悬浮组件悬浮设置在所述气浮平台上方空间；
[0009]所述锁紧连接装置解锁后，所述堆叠卫星与所述末级箭体模拟平台分离。
[0010]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，还包括摄像系统，所述摄像系统设置在所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台的上方，所述摄像系统用于拍摄所述堆叠卫星与所述末级箭体模拟平台的分离过程。
[0011]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，所述锁紧连接装置包括：卫星适配器和堆叠卫星锁紧装置；
[0012]所述卫星适配器与所述末级箭体模拟平台固定连接；
[0013]所述堆叠卫星通过所述堆叠卫星锁紧装置与所述卫星适配器连接成整体。
[0014]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，所述末级箭体模拟
平台上固定连接有姿态喷管；
[0015]所述姿态喷管，用于驱动所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台的组合体在轨绕组合体质心进行绕偏航方向的稳态旋转运动。
[0016]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，还包括平台控制计算机，所述平台控制计算机与所述姿态喷管和所述锁紧连接装置通信连接；
[0017]所述平台控制计算机，用于向所述姿态喷管发送控制指令，以及向所述锁紧连接装置发送解锁指令。
[0018]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，所述末级箭体模拟平台上设置有惯性测量单元，
[0019]所述惯性测量单元用于测量所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台的组合体在所述气浮平台上的运动姿态，并将测量的所述运动姿态反馈给所述平台控制计算机。
[0020]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，所述气悬浮组件包括多个气足、多个气瓶和多个气浮控制阀门；
[0021]所述气足通过所述气浮控制阀门与所述气瓶连通；
[0022]所述气足设置在堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台；
[0023]所述气浮控制阀门打开后，所述气瓶中的气体通过所述气足持续流出，以维持所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台在所述气浮平台上悬浮。
[0024]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，所述堆叠卫星包括多个平板卫星，多个所述平板卫星通过所述锁紧连接装置锁紧连接在一起。
[0025]如上所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其中，所述平板卫星包括：堆叠卫星模拟壳体、堆叠卫星承力柱和堆叠卫星控制单元；
[0026]所述堆叠卫星控制单元设置在所述堆叠卫星模拟壳体内；
[0027]所述堆叠卫星承力柱固定连接在所述堆叠卫星模拟壳体的外壁；
[0028]多个所述平板卫星之间通过堆叠卫星承力柱连接，并由所述锁紧连接装置锁紧连接在一起。
[0029]本申请还提供一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验方法,应用于所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统，该方法包括如下步骤：
[0030]测量堆叠卫星与末级箭体模拟平台组合体在气浮平台上的运动姿态；
[0031]根据测量的运动姿态，向姿态喷管发出控制指令，以控制姿态喷管喷气，姿态喷管驱动堆叠卫星和末级箭体模拟平台组合体在气浮平台上，模拟该组合体在轨绕组合体质心，进行绕偏航方向的稳态旋转运动；
[0032]当稳态旋转运动的速度达到预设条件时，堆叠卫星锁紧装置解锁，并释放堆叠卫星；
[0033]实时采集堆叠卫星在稳态旋转角速度作用下与末级箭体模拟平台分离的运动图像。
[0034]本申请实现的有益效果如下：
[0035](1)本申请试验系统，可在地面上有效模拟堆叠卫星的在轨分离运动过程，且能够实现无摩擦的零重力模拟试验，可用于分析堆叠卫星在轨分离方法的正确性和堆叠平板卫星近场安全性问题，为堆叠卫星技术的研制提供有力支撑。
[0036](2)本申请末级箭体模拟平台能够实现二维位置及偏航三个平面自由度的无摩擦运动，末级箭体模拟平台上还配有惯性测量单元和平台控制计算机，可通过操控姿态喷管，实现试验系统的任意二维位置及偏航的平面运动，有效模拟堆叠卫星的在轨运动过程，提高试验准确度。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本申请实施例的一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统的结构示意图。
[0039]图2为本申请实施例的堆叠卫星和末级箭体模拟平台连接结构示意图。
[0040]图3为本申请实施例的堆叠卫星和末级箭体模拟平台锁紧连接示意图。
[0041]图4为本申请实施例的锁紧连接装置解锁状态示意图。
[0042]图5为本申请实施例的堆叠卫星和末级箭体模拟平台分离状态示意图1。
[0043]图6为本申请实施例的和末级箭体模拟平台分离状态示意图2。
[0044]图7为本申请实施例的平板卫星的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其特征在于，包括气浮平台、气悬浮组件、堆叠卫星、锁紧连接装置和末级箭体模拟平台；所述堆叠卫星通过所述锁紧连接装置与所述末级箭体模拟平台锁紧连接；所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台均通过所述气悬浮组件悬浮设置在所述气浮平台上方空间；所述锁紧连接装置解锁后，所述堆叠卫星与所述末级箭体模拟平台分离。2.根据权利要求1所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其特征在于，还包括摄像系统，所述摄像系统设置在所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台的上方，所述摄像系统用于拍摄所述堆叠卫星与所述末级箭体模拟平台的分离过程。3.根据权利要求1所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其特征在于，所述锁紧连接装置包括：卫星适配器和堆叠卫星锁紧装置；所述卫星适配器与所述末级箭体模拟平台固定连接；所述堆叠卫星通过所述堆叠卫星锁紧装置与所述卫星适配器连接成整体。4.根据权利要求1所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其特征在于，所述末级箭体模拟平台上固定连接有姿态喷管；所述姿态喷管，用于驱动所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台的组合体在轨绕组合体质心进行绕偏航方向的稳态旋转运动。5.权利要求4所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其特征在于，还包括平台控制计算机，所述平台控制计算机与所述姿态喷管和所述锁紧连接装置通信连接；所述平台控制计算机，用于向所述姿态喷管发送控制指令，以及向所述锁紧连接装置发送解锁指令。6.根据权利要求5所述的基于气悬浮的堆叠卫星分离模拟试验系统,其特征在于，所述末级箭体模拟平台上设置有惯性测量单元，所述惯性测量单元用于测量所述堆叠卫星和所述末级箭体模拟平台的组合体在所述气浮平台上的运动姿态，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英诚，张瑞，卜江周，郄旭，
申请(专利权)人：北京中科宇航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：