航天飛行器和衛星長壽命導電滑環熱真空試驗檢測系統性能驗證
日期：2018-09-20
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屬于：滑環結構原理
摘要：針對目前航天電滑環在熱真空中性能不能檢測的問題，設計了一個可用于熱真空試驗的檢測系統，通過在地面模擬航天滑環的工作情況，檢測其模擬工作狀態下的電壓降和電噪聲的性能指標，提升了對電滑環的真空狀態的性能驗證。
1.引言
航天導電滑環是航天飛行器的電傳輸裝置，是實現兩個相對旋轉運動部件間360度無限制轉動過程中進行功率和信號傳輸的首選方案，是太陽電池翼對日定向機構的重要組成部分，是將電功率和電信號引入航天器內部維持其正常工作的“輸電”裝置。作為一種需要長期在軌運行的空間活動部件，其可靠性和工作壽命關系到飛行器在軌飛行任務的成敗，是各類航天器上少數幾個單點失效裝置之一，一旦發生故障，往往會造成能源損失，甚至可能發生災難性事故。航天導電滑環的電壓降和電噪聲指標直接影響到航天滑環在太空中的工作性能，因此，在地面進行的熱真空模擬航天飛行器滑環轉動試驗過程中，檢測航天滑環的性能指標非常有必要。
2.系統組成部分
導電滑環熱真空轉動的檢測系統主要包括：電機、減速器、驅動器、轉動工裝、滑環全自動數字化測試儀器、電源、保護電阻等，其組成原理圖如圖1所示。在檢測系統中，采用真空密封接插件，將電滑環的電刷線和環體線引出熱真空環境試驗箱外，并驅動電滑環模擬工作轉速轉動，測試電滑環的電壓降和電噪聲。下面主要介紹電機轉動部分、工裝部分和電連接方式。
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圖1采集系統硬件結構圖
3.電機驅動部分
由于需要地面模擬導電滑環的工作轉速以0.6º/s的低速連續轉動，同時需要承受真空環境下-55℃-+80℃的溫度變化，因此，電機驅動部分要非常特殊，使導電滑環可以可靠地連續運轉，該電機驅動部分采用maxtonec5直流步進電機，包括電機，驅動器，電源和上位機。通過上位機的控制程序，設定好電機的運轉速度，模擬導電滑環的工作速度。
4.滑環驅動工裝部分
按照電滑環的安裝方式，通過轉動連接工裝將導電滑環安裝，此案用一套電機系統驅動兩臺導電滑環運轉，即可以對兩臺導電滑環進行檢測，減少了實驗費用，也可以在同一工作轉速情況下，比較兩臺電滑環的檢測參數。
5.導電滑環電鏈接部分
在電機驅動電滑環的過程中，為了防止電滑環的環體引線在測試時出現纏繞的情況，將環體引線串聯在一起，電刷引線也串聯一起，并引出加電線和測試線。在電滑環的電噪聲和電壓降測試過程中，電源通過加電線，對電滑環的1-24環路，25-50環路提供電源，檢測儀器只要對測試線進行檢測，就可以測試每一個回來的電壓降和電噪聲。
6.實驗過程
在放入真空試驗箱之前，將2臺導電滑環，電機通過工裝，安裝連接并接線，完成好電滑環的安裝和電連接后，對系統進行模擬控制，并開始試驗，在完成測試后，記錄測試數據：
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通過試驗數據分析，分析導電滑環在熱真空過程，試驗檢測的電噪聲和電壓降符合導電滑環的指標要求！
