TC1卫星力学试验大纲.docx
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TC1卫星力学试验大纲
TC-2卫星热真空试验大纲
1前言
双星探测项目主要是对近地地球空间（赤道区与极区）中的空间环境现象，包括磁场、宽能谱粒子场、星体电位、等离子体波动等，进行相互配合的星座式组合探测，从而分析发现由于太阳活动引起的、近地空间中的各种扰动活动（磁暴和亚暴等空间暴）的发生机制和发展变换规律。
双星探测项目有两颗卫星，TC-1、TC-2卫星，来完成其规定的探测任务。
TC-2卫星为极轨卫星，轨道倾角900，近地点高度为700km，远地点高度为39000km。
卫星重量约为335kg，直径为2100mm，采用垂直于黄道面单自旋稳定的方式。
本文规定了TC-2卫星进行热真空试验的要求、条件等方面的内容。
热平衡试验请参见相关文件。
2引用文件
QJ1446A-98
卫星热真空试验方法
Q/W549
卫星环境试验安全规定
TCR02-DG02
TC-1卫星热平衡试验大纲
TC-1、2JT05
TC-1、TC-2卫星环境试验规范
TCR-1JY08
TC-1卫星热平衡试验红外加热笼及支架的技术要求
TC-1DG08
TC-1卫星热真空试验大纲
3试验目的
a.暴露卫星材料和工艺的缺陷，排除早期失效。
b.考核整星在热真空环境下设备的工作能力。
4卫星技术状态
a.星上所有设备均为正样设备；
b.太阳电池阵为飞行件产品；
c.所有的热控措施除脱落插头附近外均需要按照正样飞行状态制作、安装；
d.高压禁止插头拧紧固定到位；
e.肼系统的状态要求按照真空检漏要求执行；
f.所有火工品均不安装；
g.去掉所有的仪器保护盖。
设备自检查头和其他实验中不需要使用的插头，用3M胶带贴封；
h.上天线支架上的天线不安装，不参加热试验。
下数传天线安装到位，参加整星真空热试验，但不连接。
i.S波段数传发射机通过天线网络后直接连接地面测试用电缆，功率分配器不接入回路。
TC-2卫星参加热真空和热平衡试验的外轮廓参见图1。
见附件
5试验设备要求
5.1真空模拟器
与TC-1卫星的要求相同，主要要求如下：
a.真空度：
1.3*10-3Pa；
b.热沉温度：
100K；
c.热沉表面半球发射率：
0.9；
d.空载运行24h，污染变化量应不大于10-7g/cm2。
5.2红外加热笼
除中性原子成像仪附近（卫星III象限线附近腰带部分）的红外加热笼按照热控分系统在热平衡试验大纲中提出的要求做相应修改外，维持与TC-1卫星的状态相同。
5.3试验支架
维持与TC-1卫星要求相同，不作修改。
6热真空试验项目与条件
a.试验压力。
真空模拟器内压力不高于1.3x10-3Pa。
b.温度控制点。
在完成热平衡试验所规定的试验工况后，不考虑主动热控和特殊设备的要求，只考虑温度敏感的仪器设备在每个试验工况中所获得的温度数据，选取三个仪器设备作为高温工况和低温工况的温度控制点。
另外，再选取3个作为参考控制点；
c.高、低温工况的温度控制值是在热平衡试验获得的该点最高﹑最低温度值的基础上各拉偏5℃~10℃，作为该试验的上下限温度控制值。
同时，确定的最高温度加3℃不应超过设备单机的最高验收温度，确定的最低温度减3℃不应低于设备单机的最低验收温度。
d.所有参考控制点的温度控制范围现场讨论决定。
e.试验剖面。
要求做四个温度循环，从高温端开始，最后停止在高温状态。
其中，极端最高温度和极端最低温度的保持时间至少为8小时。
循环曲线参见图3。
f.当所有温度控制点的温度达到所要求温度时开始计时，只要在连续8小时内温度没有超过要求范围，试验有效。
下限
上限
图3温度循环曲线
7真空检漏试验
另出文件规定。
8低气压放电试验
在真空建立过程中进行。
当压力降至1000Pa时环境工程部通知试验队，试验队给卫星加电，监视卫星工作状态。
当压力降至1.3Pa时环境工程部通知试验队，此试验结束。
9试验测量系统
9.1通道要求
与热平衡试验相同。
9.2温度采集及处理装置要求
a.温度最小分辨率不大于0.1℃，温度测量误差不超过±0.5℃；
b.有存储、显示、打印和适时绘图功能；
c.有报警、保护和抗干扰能力。
9.3数据处理与存储要求
a.试验中实时绘出任意8个监视点的温度变化曲线；
b.在稳态工况下，每半小时打印一次监视点温度，记录一次全部测点温度；每1小时打印一次全部测点温度，直至工况稳定结束时，连续打印二遍全部测点温度；
c.在准瞬态工况下，每5分钟记录一次监视点温度；工况变化时，每2分钟记录一次数据；
d.热真空试验时每30min打印监测点温度；60min打印1次全部测点温度；工况结束时打印2遍全部测点温度
e.可根据现场需求，即时存入、读取、打印数据；存盘和打印的格式为：
测点编号，名称或代号，当前值，前1小时值，差值。
f.在非存盘、打印状态下，显示屏显示监视点的温度，并可随时显示其它测点的温度。
g.试验结束后，提交存有所有数据的光盘两张，随资料归档。
9.4热流测量要求
同热平衡试验要求。
10内、外热流模拟
热平衡试验过程中的内外热流模拟参见热平衡试验大纲。
热真空试验的内、外热流模拟要求参见表3。
表3内、外热流模拟要求
序号
工况描述
红外加热笼
星上设备
热真空用加热器
备注
1
高温保持
轨道外热流平均
参见对电测的要求
按工况要求决定
2
低温保持
零
参见对电测的要求
停止工作
3
升温过程
轨道外热流平均
参见对电测的要求
尽可能按照最大能力加热
4
降温过程
零
参见对电测的要求
停止工作
11伸杆加热区的外热流和温度控制
通过控制伸杆加热区外热流的办法控制该加热区内热流计的温度不超过-100℃~+50℃的范围。
试验过程中该温度范围的保持由东方红公司提出要求，环境工程部负责实施，需要具有自动跟踪控制和手动跟踪控制的能力。
试验结束后的回温过程中防污染措施整星统一考虑。
12污染监测
a.试验过程中应采用取样板进行有机污染物的监测。
数量8个。
一号取样板在卫星对接壳下部，监视底部热沉对下散热面的污染情况，二号取样板在卫星顶部天线支架附近，监视顶部热沉对上散热面的污染情况，三、四、五号取样板在卫星腰带附近，成1200均匀分布，监视中部热沉。
六、七号在伸杆上两个探头附近，用于监视探头是否受到污染。
八号在大门附近，监视活动热沉。
b.在试验过程中放置石英晶体微量天平。
数量4个。
卫星上散热面附近1个、卫星腰带附近1个、卫星下散热面附近1个。
备份1个，在伸杆LFEW探头附近。
c.在试验报告中给出污染量和污染成分，以及各波段的透波损失率。
尤其应该给出碳氢化合物的污染成分。
13卫星在真空罐内放置要求
卫星在真空罐内的放置按照图4的要求进行，使脱落插头尽量靠近低频电缆的穿墙插头。
图4卫星在真空罐内的放置要求
14对电测的要求
14.1工作模式定义
在试验过程中电测应配合热平衡和热真空试验进行相应的工作。
试验过程中用到的工作模式及其定义参见表5。
表5工作模式定义
序号
模式名称
状态要求
备注
1
主动段工作模式
●平台设备均加电
●肼系统短期加热功率开启
●有效载荷公用系统断电
●有效载荷断电
●应答机A机发射机开机
●所有开机设备均处于主份工作状态
●姿控分系统软件处于监控模式
●姿控分系统遥测采集模式选择在快帧遥测数据2状态；
●蓄电池控制模式处于V-T控制模式并已经充电完毕。
2
在轨高温工作模式
●所有设备均开机；
●数传发射机A机或B机连续工作3小时。
●星上软件的工作模式按照程序自动运行
3
在轨低温工作模式
●数传发射机关机。
●其余所有设备均开机；
●星上软件的工作模式按照程序自动运行
4
升温段工作模式
●所有设备开机；
●应答机A机或B机在升温段连续工作
●数传发射机A机和B机交替、连续开机3小时。
●软件状态由星上实际情况自动运行。
电源分系统不需要根据轨道情况设置。
蓄电池容量不够的情况下允许用地面模拟器供电
5
降温段工作模式
●所有设备均关机
14.2各工况电测配合要求
各工况配合要求参见表6。
表6各工况电测配合要求
序号
工况或试验项目描述
工况建立过程中电测要求
工况持续过程中电测要求
备注
1
真空建立过程中的低气压放电试验
按照主动段工作模式设置状态并监视卫星工作情况
按照主动段工作模式设置状态并监视卫星工作情况
2
热平衡试验低温工况（工况1）
按照主动段工作模式设置状态并监视卫星工作情况
在轨低温工作模式；
按照1小时地影11小时光照工作；
如果工况持续时间大于12小时，依次将所有的设备切换到备份工作
蓄电池估计无法维持工况建立所需的平台功率需求；
蓄电池容量不够的情况下，蓄电池补充充电；蓄电池在进入工况前充电完毕
3
热平衡试验低温准瞬态工况（工况2）
继续工况1的工作
继续工况1的工作
4
热平衡试验高温工况（工况3）
所有设备均开机
满12小时切换到主份工作
在轨高温工作模式；
数传发射机在12小时内之工作3小时。
如果时间足够，依次切换至备份工作
工况建立过程不需要按照实际轨道周期模拟蓄电池的工作
5
热平衡试验高温准瞬态工况（工况4）
继续工况3的工作
数传发射机A机或B机（只开一个）开机3小时
继续工况3的工作
6
热真空试验第一次循环高温保持
升温段工作模式
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机A机工作
在轨高温工作模式
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机A机工作
主份连续工作两个循环
7
热真空试验第一次循环低温保持
降温段工作模式
在轨低温工作模式
8
热真空试验第二次循环高温保持
升温段工作模式
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机A机工作
在轨高温工作模式；
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机A机工作
主份连续工作两个循环
9
热真空试验第二次循环低温保持
降温段工作模式
在轨低温工作模式
10
热真空试验第三次循环高温保持
升温段工作模式；
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机B机轮流工作
在轨高温工作模式；
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机B机工作
备份连续工作两个循环
11
热真空试验第三次循环低温保持
降温段工作模式
在轨低温工作模式
12
热真空试验第四次循环高温保持
升温段工作模式；
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机B机工作
在轨高温工作模式；
数传发射机A机或B机轮流开机3小时
测控应答机发射机B机工作
备份连续工作两个循环
13
热真空试验第四次循环低温保持
降温段工作模式
在轨低温工作模式
14
回温
所有设备均开机
数传发射机A机或B机轮流开机
测控应答机发射机A机或B机轮流工作
14.3高温工况和低温工况的测试要求
a.低温工况的测试要求
根据热电偶测量的温度，当选定的温度控制点温度从热平衡试验的平衡温度T降低到T-5℃时，卫星加电，设置平台和有效载荷进入地影模式。
完毕后数传发射机断电，其余设备均加电。
调节外热流，使卫星的温度继续降低。
当选定的温度控制点从热平衡低温工况平衡温度T再降低到T-5℃开始计算低温工况的持续时间。
平台其他系统和姿控系统开始测试2h，有效载荷为地影工作模式。
中间根据情况适当开关机以维持温度范围。
在4~8h之间内，每小时前10min~20min（尽可能短），数传发射机开机进行载荷的测试，测试完成后数传发射机关机。
结束所有载荷的测试后，数传发射机断电。
b.高温工况的测试要求
由于高温工况的建立过程中，平台和有效载荷均处于开机的状态，因此温度监视利用热敏电阻的测量结果。
当卫星的温度到达平衡温度T+5℃后开始平台其他系统和姿控分系统的测试。
然后进行有效载荷的测试。
有效载荷测试完成后，S波段数传发射机关机。
15测试电缆包扎和引出要求
a.空间模拟器法兰上要考虑如下插头：
1）有线转接插座CX2－92型4个，每个92芯，2）无线转接插座4个，插头为高频密封二通，L16型（英制）。
b.低频电缆，包括热电偶的尾线，使用模拟室南面的密封插座，高频电缆的引出使用北面的密封插座。
c.从星体引出的电缆需包覆一层双面镀铝聚酯薄膜（25μ），长度2m。
d.电缆引出不能与热沉直接接触，它们之间应有良好的隔热。
e.在拆卸天线的同时在卫星端高频电缆的出口安装一段高频电缆，准备试验时走有线测试。
16试验程序与分工
参见表7。
表7试验程序与分工
序号
主线项目描述
责任单位
备注
并行项目描述
责任单位
备注
1
仪器安装板以下部分热电偶粘贴，引线通过结构底板伸杆电缆孔引出，导通、绝缘检查。
东方红AIT
总体专业技术部
甩线长度由热控统一给出。
仪器的导热硅酯和相关插头的封堵工作也应在电测结束后完成
现有红外加热笼改造
追加加热笼设计投产
卫星支架改造加工
环境工程部
2
仪器安装板以下部分多层粘贴
东方红AIT
3
下电池壳安装
东方红AIT
4
状态确认
东方红AIT
东方红总体部
总体专业技术部
热试验用高频电缆准备、视频电缆准备
东方红及相关部门
5
结构底板与伸杆组合体安装
东方红AIT
东方红总体部
以上部分的工作建议在光照试验准备工作时完成
温度测量系统、热流控制系统调试完成
环境工程部
6
（5车间所有工作结束）
提供KM4上一次试验的污染情况和试验时间
环境工程部
7
卫星本体、天线支架、上电池壳分别装箱，有吹氮要求的设备按照相关要求处理
东方红AIT
东方红总体部
电测设备装箱
洁净大厅净化并提供测试结果
转载间清理、净化
二楼测试大厅房间清理，桌椅等准备完毕
东方红和相关单位
环境工程部
8
转运
东方红AIT
东方红总体部
电测设备转运与卸车
东方红和相关单位
环境工程部
环境工程部开通至二楼的电梯，组织部分人员协助东方红搬运设备
9
卸车
开箱
东方红AIT
东方红总体部
环境工程部
环境工程部提供5t车吊与现场卸车指挥，协调
环境工程部提供吊车司机
10
卫星进净化大厅，外观检查
东方红AIT
东方红总体部
吹氮设备应注意到位
测试大厅和净化大厅技安检查
东方红
环境工程部
环境工程部最后应提供书面报告
11
吹氮
东方红AIT
测试设备展开到位，自检
东方红及相关单位
12
仪器安装板上热电偶粘贴，引线，导通绝缘检查
东方红AIT
总体专业技术部
天线支架开箱检查
天线支架螺钉第二次拧紧
高频电缆检查
热试验用罐内高频电缆安装
总体专业技术部
529厂
13
天线支架安装
东方红AIT
14
上电池壳、上隔热屏安装、其余多层安装
东方红AIT
15
热流计粘贴，相关热电偶引线，绝缘导通检查
东方红AIT
试验过程中双方数据交换用网络开通，实验数据交换演练
东方红
环境工程部
16
插头焊接
东方红
环境工程部
环境工程部焊接公共点
17
表面等电位检查
东方红AIT
18
红外加热笼与卫星对接试验
东方红
环境工程部
总体专业技术部
19
卫星有线测试
东方红
支架状态确认
支架在罐内安装到位
环境工程部
东方红
20
卫星各加热回路确认
卫星各测温回路确认
红外加热笼状态确认
卫星状态最后准备与确认
真空容器及相关系统状态确认
支架状态确认
东方红
总体专业技术部
环境工程部
21
卫星吊装进罐
东方红
环境工程部
距离卫星支架车上方1m以后由环境工程部负责指挥，环境工程部提供吊车司机
22
与卫星支架对接，水平度调整
环境工程部
专业技术部负责确认
23
卫星最后状态确认
东方红
总体专业技术部
24
红外加热笼安装、调整
环境工程部
25
所有测试电缆连接
东方红及相关单位
26
测试电缆固定
环境工程部
27
红外笼电缆等连接与固定
环境工程部
28
污染监测设备安装到位
环境工程部
29
红外笼、地面测温系统总调试
环境工程部
30
卫星罐内电测
东方红及相关单位
真空系统检查
环境工程部
31
卫星断电
东方红及相关单位
32
合罐前总结
所有参加单位
33
关大门、预抽真空
环境工程部
卫星星上状态监视，设置为主动段工作状态
东方红及相关单位
34
压力降至1000Pa，环境工程部通知东方红，卫星加电并监视卫星状态，观察是否出现真空放电现象
环境工程部
东方红及相关单位
35
压力降至1.3Pa，环境工程部通知东方红，结束真空放电现象观察试验，卫星断电
环境工程部
东方红及相关单位
36
试验小结
所有参试单位
37
真空检漏
东方红
38
通液氮，通知卫星加电，卫星状态观察
环境工程部
东方红及相关单位
39
四个工况的热平衡试验
总体专业技术部
环境工程部
东方红及相关单位
热平衡试验技术流程参见热平衡试验大纲
40
热平衡试验结束评审
所有参试单位
41
根据热平衡试验结果选定温度控制点
东方红
总体专业技术部
环境工程部
42
四个循环的热真空试验，试验过程中电测状态的配合要求参见对电测的要求一节
东方红
总体专业技术部
环境工程部
43
热真空试验结束评审
所有参试单位
44
进入停机程序
环境工程部
在热沉升温过程中，应每隔1小时记录微量天平频率一次
活动热沉视情况每隔一定时间通一次液氮使其温度低于其它热沉的温度30℃以上，直至充高纯氮气前
环境工程部
45
取下微量天平和试片，拆除试验附属设备
环境工程部
东方红
46
卫星出罐
环境工程部
东方红
47
吹氮
东方红
48
按照要求进行电性能测试
东方红
49
试验最后评价
环境工程部
总体专业技术部
东方红
17其它要求
a.卫星总装准备等使用KM4洁净大厅。
实际使用面积不得小于100m2。
环境要求：
1）洁净度：
10万级；2）相对湿度：
40~60%；3）温度：
15~25℃。
b.卫星电测使用二楼测试用场地。
卫星热控分系统使用同一场地。
c.试验单位负责提供稳压电源，其中交流稳压电源2台，每台不小于3000VA。
d.试验单位应该提供可靠的接地装置，接地电阻应不大于1Ω，并提供试验前的测试报告。
e.试验单位应在试验完成后半个月内提供试验报告。
18故障对策
有下述现象之一者则属于故障，应立即分析原因，采取相应措施，待故障排除后，再继续进行试验。
a.试验系统故障
●真空容器内压力＞1.0×10-2Pa；
●真空容器的热沉温度＞100K；
●测温系统出现不稳定的现象，或受到严重干扰无法进行正常的温度测量、显示、打印和记录；
●模拟加热回路系统出现断路、短路或电流严重偏离预定值等现象；
●红外加热笼加热严重偏离预定值；
●热流计测量及控制不正常；
●供电系统出现异常；
b.卫星系统故障
●星上遥测数据出现较长时间的异常。
●星上仪器设备出现故障，已影响试验的正确性。
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