航天飛行器和衛(wèi)星長壽命導電滑環(huán)熱真空試驗檢測系統(tǒng)性能驗證
摘要：針對目前航天電滑環(huán)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(tǒng)，通過在地面模擬航天滑環(huán)的工作情況，檢測其模擬工作狀態(tài)下的電壓降和電噪聲的性能指標，提升了對電滑環(huán)的真空狀態(tài)的性能驗證。
1.引言
航天導電滑環(huán)是航天飛行器的電傳輸裝置，是實現(xiàn)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(fā)生故障，往往會造成能源損失，甚至可能發(fā)生災難性事故。航天導電滑環(huán)的電壓降和電噪聲指標直接影響到航天滑環(huán)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(huán)轉動試驗過程中，檢測航天滑環(huán)的性能指標非常有必要。
2.系統(tǒng)組成部分
導電滑環(huán)熱真空轉動的檢測系統(tǒng)主要包括：電機、減速器、驅動器、轉動工裝、滑環(huán)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(tǒng)中，采用真空密封接插件，將電滑環(huán)的電刷線和環(huán)體線引出熱真空環(huán)境試驗箱外，并驅動電滑環(huán)模擬工作轉速轉動，測試電滑環(huán)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(tǒng)硬件結構圖
3.電機驅動部分
由于需要地面模擬導電滑環(huán)的工作轉速以0.6º/s的低速連續(xù)轉動，同時需要承受真空環(huán)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(huán)可以可靠地連續(xù)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(huán)的工作速度。
4.滑環(huán)驅動工裝部分
按照電滑環(huán)的安裝方式，通過轉動連接工裝將導電滑環(huán)安裝，此案用一套電機系統(tǒng)驅動兩臺導電滑環(huán)運轉，即可以對兩臺導電滑環(huán)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(huán)的檢測參數。
5.導電滑環(huán)電鏈接部分
在電機驅動電滑環(huán)的過程中，為了防止電滑環(huán)的環(huán)體引線在測試時出現(xiàn)纏繞的情況，將環(huán)體引線串聯(lián)在一起，電刷引線也串聯(lián)一起，并引出加電線和測試線。在電滑環(huán)的電噪聲和電壓降測試過程中，電源通過加電線，對電滑環(huán)的1-24環(huán)路，25-50環(huán)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(huán)，電機通過工裝，安裝連接并接線，完成好電滑環(huán)的安裝和電連接后，對系統(tǒng)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(huán)在熱真空過程，試驗檢測的電噪聲和電壓降符合導電滑環(huán)的指標要求！
