[发明专利]一种重质星载可展开天线地面试验重力平衡方法

说明书

本发明利用经纬仪测量出重质星载可展开天线地面试验时在重力卸载前后的姿态变化量，通过反向预置该变化，获取天线在安装基体有刚度条件下的初始位姿，在此基础上进行重力卸载，达到平衡重力的目的，消除了天线安装基体刚度对天线重力平衡的影响，从而较好的模拟了在轨展开的失重环境条件，保证了天线的展开性能。本发明提出一种重质星载可展开天线的地面试验重力平衡方法，属于空间技术领域，为了解决重质星载可展开天线在地面试验时受安装基体的刚度影响，重力卸载不能有效模拟在轨失重的环境条件，最终影响天线展开性能的问题。

技术领域

本发明涉及空间技术领域，具体涉及一种应用于卫星的重质星载可展开天线地面试验的重力平衡方法。

背景技术

受运载火箭的空间尺寸限制，应用于卫星的大型重载天线一般采用在发射期间收拢折叠在卫星平台，入轨后在轨展开的方式。为确保天线在轨展开的可靠性，必须在地面上对天线进行展开试验。但卫星在轨为零重力状态，而地面为有重力环境。因此，重力卸载技术是航天器产品地面试验必须克服的一个难题。

目前，国内外最常用的重力卸载技术有两种，一种是悬吊式，一种是气浮式。

悬吊式重力卸载技术方面，上海卫星工程研究所蒋国伟等人在2013年公开的《准零刚度非线性悬吊系统设计方法》(CN201310153510.8)中，利用叠簧组和线性弹簧组成准零刚度系统设计了一种悬吊系统，浙江工业大学孙建辉等人于2014年公开的《二维恒力跟随吊挂装置》(CN201320648123.7)和《一种三维跟随恒力吊挂装置》(CN201320647156.X)中利用气缸输出恒定的吊挂力，获得了一种恒力吊挂装置。

气浮式重力卸载装置多采用线性弹簧对试验件进行卸载。气浮式技术具有精度高、承载能力大等优点，且易实现二维的平面运动，在地面试验中得到了广泛应用。具体可见哈尔滨工业大学齐乃明等在2011年发表的《空间微重力环境地面模拟试验方法综述》中提出的一种气浮式零重力装置。

目前，无论是悬吊式重力卸载技术还是气浮式重力卸载技术，都是只针对负载重量进行的卸载，没有考虑负载与负载安装基体连接后，负载安装基体刚度对负载重力平衡的影响。因此，这种重力卸载方法一般只适用于负载安装基体刚度很高，或者相对安装基体负载的尺寸较小或重量较轻的载荷，此时负载安装基体的刚度对展开的影响可以忽略。但是，对于重质星载可展开天线，天线结构尺寸较大，质量较重，天线的质量是整星的主要重量，同时作为天线安装基体的星体或星体模拟器其刚度有限，天线安装基体的刚度对天线展开的影响不容忽视，在天线重力卸载过程中，天线安装基体的姿态也会随之发生变化，从而对卸载效果产生了影响，最终影响到天线的展开性能。

目前没有发现用于空间技术领域同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的不足，提出一种可在重质星载可展开天线地面展开试验过程中消除天线安装基体刚度对天线展开影响的重质星载可展开天线地面试验重力平衡方法。

1.本发明的目的是通过下述技术方案实现的。一种重质星载可展开天线地面试验重力平衡方法，首先测量出地面试验时受天线安装基体刚度影响天线在重力卸载前后的姿态变化量，通过反向预置该变化，获取天线在安装基体有刚度条件下的初始位姿，在此基础上进行重力卸载，达到平衡重力的目的，可以进行后续的天线的展开试验。

具体的，包括以下步骤：

步骤一，可展开天线固定安装在天线安装基体上，处于收拢压紧状态；在天线上设置并安装天线姿态测量基准，利用精度测量装置通过天线姿态测量基准获取天线的姿态(一般用垂直度和水平度表征)；在天线安装基体上固定连接姿态调整设备，通过姿态调整设备实现对天线姿态的调整；

步骤二，测量天线姿态，根据测量结果调整天线姿态，使天线的姿态满足初始要求，得到天线的初始姿态参数，获得重力卸载前的天线垂直度A0和水平度B0；