星载薄膜充气天线的地面展开测试方法及系统

技术领域

本发明涉及星载天线技术领域，具体地，涉及一种星载薄膜充气天线的地面展开测试方法及系统。

背景技术

星载薄膜充气天线在收拢状态下能有效压紧承受卫星发射段的振动保证薄膜天线阵面及相关部组件不致损坏，卫星入轨后充气展开与熔断锁定使薄膜天线阵面到达预定的位置和保持特定的形状，在轨时承受整星姿态机动影响，保证薄膜天线阵面信号收发正常工作。

对于卫星系统而言，星载薄膜充气天线是其重要的组成部分，对卫星的能力评估至关重要。所以，在整星地面测试阶段，根据传统卫星研制流程，需要多次对星载薄膜充气天线进行展开测试，如何进行星载薄膜充气天线在地面整星测试阶段的可重复展开测试，进而对卫星性能准确评估，成为亟待解决的问题。

目前在星载薄膜充气天线地面充气展开测试领域，薄膜充气天线地面充气展开测试主要采用充气气球悬挂配合待测天线展开进行天线重力卸载的方法。该测试需要构建一套复杂的基于充气气球的天线重力卸载系统，能够适应不同天线不同展开速度、重量和尺寸大小的要求，并按照展开测试要求获取完整的测试数据。不仅测试设备和测试过程成本较高，而且针对在地面整星测试阶段的可重复展开测试需求无法确保每次天线展开过程的一致性，进而无法对多次展开过程的数据开展对比分析。这是原有的测试方法无法实现，必须寻求一种新的星载薄膜充气天线地面充气展开测试方法。

因此，现有技术的星载薄膜充气天线地面充气展开测试方法主要存在测试重复性不高，数据分析不准确的技术问题。

申请号为CN107453017A的专利公开了一种空间平面薄膜天线可展开机构,包括可展开机构,以及通过牵连索连接在可展开机构上的平面薄膜,在可展开机构上设有首尾相互铰接的刚架、连接刚架的一对短同步杆、一对连杆、一对相互铰接的长同步杆,构成可展开机构骨架；一对刚架、一对短同步杆和一对长同步杆分别通过环向接头铰接,长同步杆与刚架、短同步杆与刚架之间通过径向接头铰接；环向接头和径向接头上装有滑轮,拉索依次绕过环向接头和径向接头上的滑轮形成一闭合回路；拉索首尾端连接到卫星的电机轴上,通过卫星上的电机收卷拉索驱动可展开机构展开。

上述专利中所公开的技术，仅对薄膜天线可展开机构的组成、各部组件连接关系及所形成的闭环回路折叠收拢方式进行了介绍，未涉及对薄膜充气天线地面充气展开测试方法的具体说明。

申请号为CN105510881A的专利公开了一种静电成形薄膜天线径向索长度调整装置及调整方法,用于静电成形薄膜反射面天线成形控制,进行边界调整,包括：给定模型初始条件,进行结构计算,提取仿真模型中薄膜反射面径向拉索应变值；连接拉索调整装置和索力测量显示装置；运行测力软件,实时显示监控索力值的变化；进行索力测量和薄膜反射面精度调整,对各边界径向拉索施加微小调整量,计算出各结点的轴向残差的变化量,得到敏度矩阵后即得到各索长调整量以及对应索力值。

上述专利中所公开的技术，仅对薄膜天线的成形控制和边界调整、张索测力方法及步骤进行了介绍，未涉及对薄膜充气天线地面充气展开测试方法的具体说明。

申请号为CN204964218U的专利公开了一种多维构架式卫星天线展开机构重力平衡机械臂,包括安装座、天线展开跟随臂、指向跟随组件、编码器、虎克铰、展开驱动电机、恒力调节装置、X轴吊挂工装、吊点三维调节装置和天线吊挂工装,虎克铰安装在天线展开跟随臂和指向跟随组件下方,编码器安装在虎克铰的铰链处,恒力调节装置通过挂轴安装虎克铰下方并通过钢丝绳分别与X轴吊挂工装和天线吊挂工装连接,X吊挂工装和天线吊挂工装分别用以连接天线展开机构X轴和天线。

上述专利中所公开的技术，仅对天线展开机构地面测试失重模拟装置的组成、各部组件组成及连接关系进行了介绍，未涉及对薄膜充气天线地面充气展开测试方法的具体说明。

申请号为CN107978835A的专利公开了一种用于天线展开的展开角度调整装置,该装置包括一组曲柄齿轮复合转动装置,所述曲柄齿轮复合转动装置包括三个齿轮和一个曲柄,三个齿轮和曲柄均通过销轴连接,可以相对曲柄转动。曲柄为主动转动件,带动第二个齿轮相对于第一个齿轮啮合转动,同时带动第三个齿轮相对于第二个齿轮啮合转动,实现第一块天线基板与第二块天线基板之间的相对转动,通过调整第一个齿轮和第三个齿轮的齿数比,可实现第一块天线基板与第二块天线基板之间的展开角度调整。

上述专利中所公开的技术，仅对天线展开角度调整装置的组成、各部组件转动关系及起始、中间、终了状态角度示意进行了介绍，未涉及对薄膜充气天线地面充气展开测试方法的具体说明。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种星载薄膜充气天线的地面展开测试方法及系统。

根据本发明提供的一种星载薄膜充气天线的地面展开测试方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种星载薄膜充气天线的地面展开测试方法，所述方法包括：

步骤S1：搭建星载薄膜充气天线地面展开工装；

步骤S2：装配收拢状态下的星载薄膜充气天线与所述星载薄膜充气天线地面展开工装；

步骤S3：开展星载薄膜充气天线的地面充气展开试验，并记录展开过程的测试数据，确认测试结果；

步骤S4：分离展开状态下的星载薄膜充气天线与所述星载薄膜充气天线地面展开工装的连接；

步骤S5：收拢和压紧展开状态下的星载薄膜充气天线。

优选地，所述星载薄膜充气天线地面展开工装包括天线展开桁架、天线安装支架、天线吊挂装置和天线专用地面测试台；

所述天线安装支架安装在所述天线展开桁架上，所述星载薄膜充气天线安装在线展开桁架上，所述天线吊挂装置连接在天线展开桁架与星载薄膜充气天线之间，所述天线专用地面测试台与所述星载薄膜充气天线连接。

优选地，所述星载薄膜充气天线展开过程的测试数据包括解锁时间、解锁电压、电流、天线充气展开时间和充气压力。

优选地，所述步骤S3包括：

步骤S3.1：确认星载薄膜充气天线展开前天线各遥测信号状态；

步骤S3.2：星载薄膜充气天线阵面释放装置解锁，记录解锁时间、解锁电压和电流，并确认天线上的解锁装置均已解锁；

步骤S3.3：星载薄膜充气天线充气展开，记录天线充气展开时间和充气压力，并确认天线已展开到位；

步骤S3.4：星载薄膜充气天线张拉解锁杆熔断展开，记录解锁时间、解锁电压和电流，并确认天线上的张拉解锁杆均已熔断展开。

优选地，所述步骤S4中，收拢和压紧操作需将展开状态下的星载薄膜充气天线水平放置在收拢平台上完成，收拢平台包括收卷工作台面、收拢导向导轨和收拢定位块，所述收拢导向导轨和收拢定位块均位于所述收卷工作台面上。

第二方面，提供了一种星载薄膜充气天线的地面展开测试系统，所述系统包括：

模块M1：搭建星载薄膜充气天线地面展开工装；

模块M2：装配收拢状态下的星载薄膜充气天线与所述星载薄膜充气天线地面展开工装；

模块M3：开展星载薄膜充气天线的地面充气展开试验，并记录展开过程的测试数据，确认测试结果；

模块M4：分离展开状态下的星载薄膜充气天线与所述星载薄膜充气天线地面展开工装的连接；

模块M5：收拢和压紧展开状态下的星载薄膜充气天线。

优选地，所述星载薄膜充气天线地面展开工装包括天线展开桁架、天线安装支架、天线吊挂装置和天线专用地面测试台；

所述天线安装支架安装在所述天线展开桁架上，所述星载薄膜充气天线安装在线展开桁架上，所述天线吊挂装置连接在天线展开桁架与星载薄膜充气天线之间，所述天线专用地面测试台与所述星载薄膜充气天线连接。

优选地，所述星载薄膜充气天线展开过程的测试数据包括解锁时间、解锁电压、电流、天线充气展开时间和充气压力。

优选地，所述模块M3包括：

模块M3.1：确认星载薄膜充气天线展开前天线各遥测信号状态；

模块M3.2：星载薄膜充气天线阵面释放装置解锁，记录解锁时间、解锁电压和电流，并确认天线上的解锁装置均已解锁；

模块M3.3：星载薄膜充气天线充气展开，记录天线充气展开时间和充气压力，并确认天线已展开到位；

模块M3.4：星载薄膜充气天线张拉解锁杆熔断展开，记录解锁时间、解锁电压和电流，并确认天线上的张拉解锁杆均已熔断展开。

优选地，所述模块M4中，收拢和压紧操作需将展开状态下的星载薄膜充气天线水平放置在收拢平台上完成，收拢平台包括收卷工作台面、收拢导向导轨和收拢定位块，所述收拢导向导轨和收拢定位块均位于所述收卷工作台面上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明解决现有技术的星载薄膜充气天线在地面整星测试阶段无法重复测试的技术问题，提高了该型天线展开试验的有效性和可靠性；

2、本发明可利用模块化、成熟化、通用化的测试设备及辅助结构组件搭建的工装快速准确判断星载薄膜充气天线地面展开的测试结果，提高了该型天线地面展开的测试效率，直观分析该型天线地面展开到位结果的正确性，开创了一个解决星载薄膜充气天线在地面整星测试阶段无法重复测试的新思路，解决了技术偏见；

3、本发明采用模块化、成熟化、通用化的测试设备及辅助结构组件搭建的工装，简化了测试系统，降低了测试成本，可广泛应用于星载薄膜充气天线的组件级或整星级展开等各种测试阶段。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明中星载薄膜充气天线的地面展开测试方法的流程图；

图2是本发明星载薄膜充气天线地面展开工装组成示意图；

图3是本发明步骤S3的实现流程图；

图4是本发明中的收拢平台示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种星载薄膜充气天线的地面展开测试方法，参照图1和图2所示，该方法具体包括：

步骤S1：搭建星载薄膜充气天线地面展开工装。星载薄膜充气天线地面展开工装包括天线展开桁架、天线安装支架、天线吊挂装置和天线专用地面测试台；其中，天线安装支架安装在天线展开桁架上，星载薄膜充气天线安装在线展开桁架上，天线吊挂装置连接在天线展开桁架与星载薄膜充气天线之间，天线专用地面测试台与星载薄膜充气天线连接。完成天线展开桁架、天线安装支架、天线吊挂装置和天线地面专用测试台的安装及调试，确认测试工装工作正常。

步骤S2：装配收拢状态下的星载薄膜充气天线与所述星载薄膜充气天线地面展开工装。利用天线吊挂装置为星载薄膜充气天线地面展开试验时提供重力卸载吊挂点，并实现天线的竖直状态吊装。

步骤S3：开展星载薄膜充气天线的地面充气展开试验，并记录展开过程的测试数据，确认测试结果。

具体地，参照图3所示，该步骤S3包括：

步骤S3.1：确认星载薄膜充气天线展开前天线各遥测信号状态。

步骤S3.2：星载薄膜充气天线阵面释放装置解锁，记录解锁时间、解锁电压和电流，并确认天线上的解锁装置均已解锁。

步骤S3.3：星载薄膜充气天线充气展开，记录天线充气展开时间和充气压力，并确认天线已展开到位。

步骤S3.4：星载薄膜充气天线张拉解锁杆熔断展开，记录解锁时间、解锁电压和电流，并确认天线上的张拉解锁杆均已熔断展开。

步骤S4：分离展开状态下的星载薄膜充气天线与所述星载薄膜充气天线地面展开工装的连接。主要包括星载薄膜充气天线与天线专用地面测试台的电缆和充气管路的连接分离、与天线安装支架之间连接螺钉的拆除、与天线吊挂装置之间连接吊点的分离。并将展开状态下的星载薄膜充气天线竖直转移至收拢平台附近。

步骤S5：收拢和压紧展开状态下的星载薄膜充气天线。参照图4所示，首先将展开状态下的星载薄膜充气天线转位至水平状态，并水平放置在收卷工作台面上，其次在收拢导向导轨的引导下完成天线的收拢，最后在收拢定位块的辅助定位下完成天线的压紧，准备好下一次的天线充气展开测试。

其中，收拢和压紧操作需将展开状态下的星载薄膜充气天线水平放置在收拢平台上完成，收拢平台包括收卷工作台面、收拢导向导轨和收拢定位块，收拢导向导轨和收拢定位块均位于收卷工作台面上。

本发明实施例提供了一种星载薄膜充气天线的地面展开测试方法及系统，解决现有技术的星载薄膜充气天线在地面整星测试阶段无法重复测试的技术问题，提高了该型天线展开试验的有效性和可靠性。这种方式，对于我国后续研制的星载薄膜充气天线在地面展开测试提出了一个新的测试方法。

此外，星载薄膜充气天线的地面展开测试方法可广泛应用于星载薄膜充气天线的组件级或整星级展开等各种测试阶段，可成为航天器技术人员的首选，该发明在星载薄膜充气天线的地面展开测试领域内应用将十分广泛。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。