航天器磁力矩器在高低溫環(huán)境下工作性能變化

耿曉磊，肖 琦，易 忠,2，孟立飛，張文彬，張艷景，李 娜，王 琪

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航天器磁力矩器在高低溫環(huán)境下工作性能變化

耿曉磊1，肖 琦1，易 忠1,2，孟立飛1，張文彬1，張艷景1，李 娜1，王 琪1

（1. 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所；2. 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所 可靠性與環(huán)境工程技術重點實驗室：北京 100094）

文章通過熱梯度試驗、冷熱循環(huán)試驗和老煉試驗模擬航天器磁力矩器所經(jīng)歷的空間溫度環(huán)境，并采用磁力矩器工作性能監(jiān)測系統(tǒng)實時測量磁力矩器的工作磁矩和繞線電阻。通過對測試結果的分析發(fā)現(xiàn)，不同的溫度環(huán)境、冷熱循環(huán)時間和循環(huán)次數(shù)均會對磁力矩器的工作性能產(chǎn)生影響；且磁力矩器采用的磁心棒材料不同，空間溫度環(huán)境對磁力矩器工作性能的影響不同。

溫度；磁力矩器；磁矩；繞線電阻

0 引言

磁力矩器是航天器制導、導航和控制分系統(tǒng)的執(zhí)行部件[1]，它通過自身的磁矩和環(huán)境磁場相互作用產(chǎn)生力矩[2]，適用于對航天器進行姿態(tài)控制和角動量控制，以及減少環(huán)境力矩引起的姿態(tài)漂移[3]。一旦磁力矩器由于工作環(huán)境惡劣而發(fā)生故障，將直接威脅衛(wèi)星的壽命及可靠性[4-5]。因此必須通過空間環(huán)境模擬試驗來評估環(huán)境變化對磁力矩器性能的影響。

本文采用地面模擬試驗模擬空間溫度環(huán)境變化特點，包括熱梯度試驗、熱循環(huán)試驗及老煉試驗，并采用磁力矩器工作性能監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測磁

力矩器在不同溫度、冷熱循環(huán)及老煉條件下的工作磁矩及繞線電阻。通過試驗數(shù)據(jù)分析，研究空間溫度環(huán)境對磁力矩器工作性能變化的影響大小和影響規(guī)律，以利提高型號應用的可靠性。

1 試驗樣品及方法

試驗樣品分別為GMAT-100和GMAT-400型磁力矩器，GMAT-100型磁力矩器的磁心棒材料為Fe-Ni合金，GMAT-400型磁力矩器的磁心棒材料為Fe-Al合金。2根磁力矩器同時進行熱梯度、熱循環(huán)以及老煉試驗。試驗設備采用北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所的常壓熱試驗設備，該設備能提供-50～100℃范圍的溫度環(huán)境。

采用北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所研制的磁力矩器工作性能監(jiān)測系統(tǒng)，建立磁力矩器的磁矩與通過測試線圈的磁通之間的對應關系數(shù)據(jù)庫，根據(jù)測得的測試線圈內(nèi)的磁通值可間接得到磁力矩器的磁矩值，從而實現(xiàn)磁力矩器在高低溫變化環(huán)境下的磁矩實時測試[6]。電阻測試方法為伏安法[7]。試驗時，2根磁力矩器分時進行測試，通過對單根磁力矩器加電、斷電測量其磁通變化，不受其他磁力矩器的影響。測量用傳感器的工作原理是：磁力矩器加電時，磁通發(fā)生變化，變化的磁通在傳感器接線端兩端產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應定律[8]，感應電動勢的大小與磁通變化成正比，與溫度環(huán)境無關。

磁力矩器工作性能監(jiān)測系統(tǒng)的技術指標見表1。