一种geo卫星外部多层隔热组件接地系统及方法
【专利摘要】一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统及方法，设计了单块多层隔热组件上多层隔热组件接地装置数量的判定准则，设计了包括多层隔热组件接地装置、接地脊线和○型端子的GEO卫星外部多层隔热组件接地系统，设计了指导多层隔热组件接地实施的安装方法、测试判据。利用本发明提出的一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统及方法，在满足GEO卫星在轨运行期间表面充电电位控制要求的前提下，能有效克服从多层隔热组件上引出的接地线很多，而有限的卫星表面接地点不能满足多层隔热组件接地线搭接需求的矛盾，能有效降低GEO卫星表面充电、放电风险，极大地减少由表面充放电效应导致的GEO卫星在轨异常。
【专利说明】
一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种GE0卫星外部多层隔热组件接地系统及方法，属于卫星空间环境 效应防护技术领域。
【背景技术】
[0002] GE0卫星在轨运行期间，将遭遇复杂的空间环境，其中包括表面带电环境。处于GE0 高度的卫星会受到空间高能电子和质子的撞击，这些带电粒子来自地球黑暗面的太阳风产 生的空间等离子体。这类电子和质子能是GE0卫星产生表面带电效应，其充电电位可以达到 10000V~20000V，当卫星不同部位产生的充电电位存在一定电势差且超过一定阈值时，将 会发生表面静电放电。国外测量结果表明，表面静电放电的峰值电流高达1000A，相应的放 电电场可达l〇〇〇V/m或更高。
[0003] 国内外航天工程实践表明，卫星在轨故障约有70%与空间环境有关，其中约30% 是带电环境引起的故障。为了防止空间等离子中的带电粒子在卫星外部多层隔热组件表面 积累，形成不等量充电（也称为差分充电），进而导致发生卫星表面静电放电。通过对多层隔 热组件进行合理接地，使得卫星表面积累的静电电荷得以通过低阻抗通道泄放到卫星结构 接地系统，降低卫星表面充电电位，进而降低发生表面静电放电的风险，从而减少卫星在轨 异常的发生。
[0004] 为了确保卫星在轨运行时多层隔热组件的接地状态符合表面充电电位控制要求， 必须在卫星研制过程中加强多层隔热组件接地控制，包括合理设计多层隔热组件上安装的 多层隔热组件接地装置数量、多层隔热组件接地装置安装位置、接地线与卫星表面接地点 的搭接以及量化控制指标等。
[0005] 现有GE0卫星外部多层隔热组件上安装的多层隔热组件接地装置数量的设定主要 考虑距离（即每块多层隔热组件上任意一点到该组件上与之最近的多层隔热组件接地装置 之间的距离）。与国外同类卫星相比，国内GE0卫星多层隔热组件上安装的多层隔热组件接 地装置数量偏少，且没有考虑多层隔热组件面积大小对多层隔热组件接地装置数量的影 响，导致在某些情况无法满足GE0卫星表面电位控制要求。从前期统计结果来看，国内GE0卫 星在轨运行期间，发生了大量与卫星静电放电相关的异常。
[0006] 现有GE0卫星所采取的外部多层隔热组件接地方式为直接接地（即直接用接地线 将多层隔热组件上的多层隔热组件接地装置与卫星表面接地点搭接起来），通常从多层隔 热组件上引出的接地线很多，而卫星表面的接地点数量很少，导致在同一个卫星表面接地 点上搭接了过多的?型端子或者部分接地线根本就没有搭接，给GE0卫星在轨运行期间埋 下了由表面充放电效应导致异常的风险，这已经被多颗GE0卫星在轨异常统计数据所证明。
[0007] 现有GE0卫星外部多层隔热组件接地实施过程中，由于安装方法不正确，容易导致 多层隔热组件受损，进而影响多层隔热组件的热控性能；由于测试判据不明确，容易导致多 层隔热组件接地不符合静电电荷低阻泄放通道要求，无法发挥接地系统控制表面充电电位 的作用。
[0008] 实践表明，现有的GEO多层隔热组件接地系统及方法不能完全卫星满足表面充电 电位控制要求。当从多层隔热组件上引出的接地线数量较多且较为集中，而卫星表面接地 点数量较少时，现有接地系统及方法的弊端显得更为突出，无法满足GE0卫星对长寿命、高 可靠的要求。
【发明内容】
[0009] 本发明解决的技术问题为:克服现有技术不足，提供一种GE0卫星外部多层隔热组 件接地系统及方法，满足GE0卫星对长寿命、高可靠的要求，卫星表面带电产生静电放电导 致的在轨异常明显降低。
[0010]本发明解决的技术方案为：一种GE0卫星外部多层隔热组件接地系统及方法，包 括:多层隔热组件接地装置、接地脊线、?型端子；
[0011] 多层隔热组件接地装置，包括:金属垫片、单向焊片、接地铝箱条、空心铜铆钉、接 地线组件；
[0012] 接地线组件，包括:接地线、单芯插针、单芯插孔；
[0013] 接地铝箱条折成多个Z字形首尾相接的形状，形成多个折点，将空心铜铆钉插入并 穿过Z字形首尾相接的形状后，在空心铜铆钉的两端穿入金属垫片，能够固定住接地铝箱条 和多层隔热组件;单向焊片固定在金属垫片上，使单向焊片与金属垫片之间导电，从单向焊 片引出接地线，即接地线的一端连接单向焊片，这根接地线另一端连接单芯插针的接线端， 单芯插孔的插接端能够连接单芯插针的插接端;单芯插孔的接线端通过接地线与接地脊线 相连;接地脊线通过?型端子与卫星表面接地点相连，即接地脊线的一端与?型端子接线 端相连，?型端子再搭接到卫星表面接地点；
[0014] 单芯插针的一端为针型插接端，另一端为接线端;单芯插孔的一端为孔型插接端， 另一端为接线端;单芯插孔的插接端与单芯插针的插接端相匹配，能够插接在一起并构成 导电通路；
[0015] 多层隔热组件接地装置中的接地铝箱条插入多层隔热组件中，使接地铝箱条与反 射屏表面导电接触;再用空心铜铆钉依次铆上金属垫片、接地铝箱条、多层隔热组件接地装 置的单向焊片，金属垫片、单向焊片分别与与多层隔热组件的面膜、空芯铜铆钉均保持导电 接触，使多层隔热组件与多层隔热组件接地装置构成导电通路；
[0016] 卫星在轨运行期间多层隔热组件的面膜、反射屏上积累的静电电荷通过接地铝箱 条、空心铜铆钉、金属垫片、单向焊片、接地线组件、接地脊线、?型端子泄放到卫星结构接 地系统(SGS);
[0017] 当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在100cm2以内时，在该多层隔热组件上至少 安装1个多层隔热组件接地装置;当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在l〇〇cm 2到400cm2之 间时，在该多层隔热组件上至少安装2个多层隔热组件接地装置；当所述单块多层隔热组件 的覆盖面积在400cm 2到1600cm2之间时，在该多层隔热组件上至少安装3个多层隔热组件接 地装置;当所述单块多层隔热组件的横截面积超过1600cm 2时，在该多层隔热组件上至少安 装4个多层隔热组件接地装置。
[0018] 所述接地脊线选用Φ 1mm的单股铜镀银裸线，与单芯插孔相连的接地线选用截面 积为〇. 1mm2~〇. 14mm2的导线，与单芯插孔相连的接地线就近钩焊在接地脊线上，即接地线 的一端先缠绕在接地脊线上，再对接地线与接地脊线缠绕部分进行焊接。
[0019] 当所述多层隔热组件的面膜为带ΙΤ0的单面镀铝聚酰亚胺膜时，即面膜的表面电 阻率不大于1 X 106Ω/□，安装N个多层隔热组件接地装置，使面膜上任意一点到与该点最 近的多层隔热组件接地装置之间的距离不得大于1000mm;
[0020] 当面膜为高表面电阻率的聚酰亚胺膜时，即表面电阻率大于1 X ΙΟ6 Ω /□，但不大 于1 X 1〇8 Ω/□时，设置Μ个多层隔热组件接地装置，使面膜上任意一点到与该点最近的多 层隔热组件接地装置之间的距离不得大于600_。
[0021 ]多层隔热组件上的Ν个或Μ个多层隔热组件接地装置均匀分布在多层隔热组件上， 当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在l〇〇cm2以内时，安装max(l，N，M)个多层隔热组件接 地装置；当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在l〇〇cm 2到400cm2之间时，安装max(2，N，M)个 多层隔热组件接地装置；当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在400cm 2到1600cm2之间时， 安装max(3，N，M)个多层隔热组件接地装置；当所述单块多层隔热组件的覆盖面积超过 1600cm 2时，安装max (4, N，M)个多层隔热组件接地装置。
[0022]当多层隔热组件接地装置位于多层隔热组件边缘时，多层隔热组件接地装置距应 距离多层隔热组件的边缘10mm~25mm。
[0023]应将接地脊线粘固在卫星结构上，粘固点位置的应该站下列要求设置：
[0024] (1)在接地脊线上，在接地线线钩焊点两侧距离焊点约20mm处各设置一个粘固点；
[0025] (2)在接地脊线上的其它部分每隔约70mm设置一个粘固点；
[0026] (3)在接地脊线上距离卫星表面接地点约70mm处设置一个粘固点；
[0027]粘固完成后，在接地线钩焊点上涂覆⑶414硅橡胶，确保钩焊处不划伤多层隔热组 件。操作过程中应避免裸手接触导线金属表面，防止污染。焊锡、粘固胶应满足卫星表面热 环境、辐射环境要求，粘固胶应具有足够的粘接强度。接地脊线上相邻粘固点以及粘固点与 卫星表面接地点之间的导线应留有一定的弯弧，并保证接地脊线不存在硬折弯。
[0028] 多层隔热组件接地装置的空心铆钉安装完毕后，在每块多层隔热组件表面均匀选 取不少于6个测试点进行测试;在单芯插针、单芯插孔插接之后对接地系统导通电阻进行测 试。当同时满足以下3个条件时，判定接地系统符合要求：
[0029] (1)各测试点与邻近多层隔热组件接地装置空心铜铆钉之间的直流电阻值不得大 于 1ΜΩ ;
[0030] (2)多层隔热组件反射屏与多层隔热组件接地装置空心铜铆钉之间的直流电阻值 小于80 Ω ;
[0031] (3)多层隔热组件通过多层隔热组件接地装置、接地线组件、接地脊线和?型端子 接到卫星结构接地系统(SGS)，应确保多层隔热组件接地装置到卫星结构接地系统(SGS)之 间的直流电阻值小于1Ω。
[0032] 一种GE0卫星外部多层隔热组件接地方法，步骤如下：
[0033] (1)设计单块多层隔热组件上的多层隔热组件接地装置数量，完成多层隔热组件 接地装置安装，从单项焊片引出的接地线与连接到接地脊线上的接地线按标号分别接上单 芯插针、插孔；
[0034] (2)与接地脊线相连的接地线通过钩焊方式就近连接在接地脊线上，接地脊线通 过?型端子固定在卫星表面接地点，对接地脊线进行粘固，将单芯插针插入单芯插孔；
[0035] (3)选择合适的接地阻值测量方法，根据本专利技术方案中提出的测量要求进行 接地电阻值测量；
[0036] (4)当测试确认接地系统符合要求后，用热缩套管套在单芯插针、单芯插孔上并吹 缩成型；
[0037] (5)整理接地线和接地脊线，将线全部放入多层隔热组件与卫星舱板之间，在多层 隔热组件外表面不外露多余的线。
[0038] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0039] (1)本发明根据单块多层隔热组件覆盖面积大小确定安装多层隔热组件接地装置 数量的判定准则更准确、更符合外部多层隔热组件表面充电电位控制要求；
[0040] (2)本发明明确了接地脊线、接地线的选型及接地线与接地脊线的钩焊方式，能有 效规避接地实施过程中的随意性。
[0041] (3)本发明根据多层隔热组件面膜表面电阻率特性，规定了从面膜上任意一点到 与该点最近的多层隔热组件接地装置之间的不同距离要求，新要求比现有要求更严格各合 理(现有要求是笼统的规定为2000mm)，更有利于降低GE0表面充电电位。
[0042] (4)本发明综合考虑利用GE0卫星外部多层隔热组件覆盖面积大小和面膜上任意 一点到与该点最近的多层隔热组件接地装置距离确定多层隔热组件接地装置数量两种方 法，避免了单一方法在特殊情况下无法满足表面充电电位控制要求的弊端。
[0043] (5)本发明明确了多层隔热组件接地装置距离边缘的量化要求，能有效规避接地 实施过程中由于要求不明确带来的风险，同时可避免由于太靠近边缘而损坏多层隔热组 件。
[0044] (6)本发明对接地脊线提出了粘固要求，并提出了如何粘固点位置的量化要求，能 有效规避接地实施过程中由于要求不明确带来的风险，同时可避免由于接地脊线不粘固而 对多层隔热组件造成损坏的风险。
[0045] (7)本发明针对多层隔热组件的面膜、反射屏上积累的静电电荷到卫星结构接地 系统SGS的泄放通道，分别规定了不同部位导电性能的量化要求，使得对接地实施效果的评 判更具有操作性，更有利于确保电荷泄放通道满足表面电位控制要求。
[0046] (8)本发明在接地线组件中设置了单芯插针和单芯插孔，更有利于多层隔热组件 接地实施，避免接地线拉拽损坏多层隔热组件。
[0047] (9)本发明设计了单块多层隔热组件上多层隔热组件接地装置数量的判定准则。 在设计单块多层隔热组件上安装的多层隔热组件接地装置数量时，同时考虑了距离因素和 多层隔热组件覆盖面积两个因素，避免了单纯考虑距离或考虑覆盖面积所带来的弊端，使 得多层隔热组件上安装的多层隔热组件接地装置数量更合理，更符合GE0卫星表面充电电 位控制要求。
[0048] (10)本发明设计了包括多层隔热组件接地装置、接地脊线和?型端子的GE0卫星 外部多层隔热组件接地系统。通过使用带接地脊线的外部多层接地系统，有效克服了从多 层隔热组件上引出的接地线很多，而有限的卫星表面接地点不能满足多层隔热组件接地线 搭接需求的矛盾，使得隔热组件的接地实施更具有工程可行性。
[0049] (11)本发明设计了指导多层隔热组件接地实施的安装方法，克服了外部多层隔热 组件接地系统安装方法不正确会对多层隔热组件造成破坏的弊端;提出了对接地系统低阻 特性的测试判据，使得对接地实施工作具有了明确评价尺度，能确保多层隔热组件上沉积 的静电电荷具有泄放到卫星结构接地系统SGS的低阻通道。
【附图说明】
[0050]图1本发明多层隔热组件结构及组成示意图；
[0051 ]图2本发明多层隔热组件接地装置组成示意图；
[0052]图3本发明接地线组件组成示意图；
[0053]图4本发明的接地脊线粘固方式示意图；
[0054]图5本发明的带接地脊线的多层隔热组件接地系统示意图。
【具体实施方式】
[0055] 本发明的基本思路为:一种GE0卫星外部多层隔热组件接地系统及方法，综合考虑 GE0卫星外部多层隔热组件覆盖面积大小、多层隔热组件面膜表面电阻率和卫星表面充电 电位控制要求，设计了单块多层隔热组件上多层隔热组件接地装置数量的判定准则，设计 了包括多层隔热组件接地装置、接地脊线和?型端子的GE0卫星外部多层隔热组件接地系 统，设计了指导多层隔热组件接地实施的安装方法、测试判据。利用本发明提出的一种GE0 卫星外部多层隔热组件接地系统及方法，在满足GE0卫星在轨运行期间表面充电电位控制 要求的前提下，能有效克服从多层隔热组件上引出的接地线很多，而有限的卫星表面接地 点不能满足多层隔热组件接地线搭接需求的矛盾，能有效降低GE0卫星表面充电、放电风 险，极大地减少由表面充放电效应导致的GE0卫星在轨异常。
[0056] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述
[0057] 一种GE0卫星外部多层隔热组件(见图1)接地系统及方法，接地系统由多层隔热组 件接地装置、接地脊线、?型端子组成，其中多层隔热组件接地装置(见图2)包括金属垫片、 单向焊片、接地铝箱条、空心铜铆钉、接地线组件(见图3)，接地线组件又包括接地线、单芯 插针、单芯插孔。接地方法包括单块多层隔热组件上安装多少个多层隔热组件接地装置的 判定准则、利用接地脊线的多层隔热组件接地方式及安装方法(见图4、图5)、多层隔热组件 接地状态测试判据及方法等。
[0058] 1、确定多层隔热组件接地装置数量
[0059]在进行GE0外部多层隔热组件接地前应根据卫星表面充电电位控制要求设计单块 多层隔热组件上安装的多层隔热组件接地装置数量。多层隔热组件接地装置数量的多少直 接决定了对多层表面充电电位的控制水平。目前，国内对GE0卫星表面相邻部位间充电电位 的控制要求是低于300V，NASA规定是低于500V。充电电位控制的越低，发生表面放电的风险 就越低，当然从工程实施角度来考虑，并不是越低越好，而且安装多层隔热组件接地装置之 后还不能影响多层隔热组件自身的热控性能，为此，多层隔热组件接地装置数量的确定必 须综合考虑多方面因素。
[0060]计算GE0卫星表面充电电位时，通常是根据裸露在卫星外表面的多层隔热组件的 面积大小，再结合入射到多层隔热组件表面的空间带电粒子(通常是电子）的电流密度（即 表面充电电流密度），最后计算得出表面充电电位值，为此，通过多层隔热组件覆盖面积大 小确定多层隔热组件接地装置数量即科学也便于指导工程研制。根据本发明提供的方法， 先根据多层隔热组件覆盖面积确定多层隔热组件接地装置数量，具体如下：
[0061] (1)当单块多层隔热组件的覆盖面积在100cm2以内时，在该多层隔热组件上至少 安装1个多层隔热组件接地装置；
[0062] (2)当单块多层隔热组件的覆盖面积在100cm2到400cm2之间时，在该多层隔热组件 上至少安装2个多层隔热组件接地装置；
[0063] (3)当单块多层隔热组件的覆盖面积在400cm2到1600cm2之间时，在该多层隔热组 件上至少安装3个多层隔热组件接地装置；
[0064] (4)当单块多层隔热组件的横截面积超过1600cm2时，在该多层隔热组件上至少安 装4个多层隔热组件接地装置。
[0065]再根据面膜上任意一点到与该点最近的多层隔热组件接地装置之间的距离确定 多层隔热组件接地装置数量，具体如下：
[0066] (1)当所述多层隔热组件的面膜为带ΙΤ0的单面镀铝聚酰亚胺膜时，即面膜的表面 电阻率不大于1 X 1〇6 Ω/□，安装N个多层隔热组件接地装置，使面膜上任意一点到与该点 最近的多层隔热组件接地装置之间的距离不得大于1000mm;
[0067] (2)当面膜为高表面电阻率的聚酰亚胺膜时，即表面电阻率大于1 ΧΙΟ6 Ω/□，但 不大于IX 108Ω/□时，设置Μ个多层隔热组件接地装置，使面膜上任意一点到与该点最近 的多层隔热组件接地装置之间的距离不得大于600_。
[0068]单纯依据面积和距离确定多层隔热组件接地装置数量存在一定弊端，例如一块细 长条的多层隔热组件，根据面积可能只需要1个多层隔热组件接地装置，根据距离有可能需 要2个多层隔热组件接地装置。显然，如果设置1个多层隔热组件接地装置将存在高表面充 电电位风险。
[0069]为此，根据本发明提供的方法，综合考虑上述两种情况下分别确定的多层隔热组 件接地装置数量，取其中的最大数作为最终的设计值，这样可以避免单纯根据面积和距离 确定多层隔热组件接地装置数量的弊端，具体如下：
[0070] (1)当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在100cm2以内时，安装max(1，Ν，Μ)个多 层隔热组件接地装置；
[0071] (2)当单块多层隔热组件的覆盖面积在100cm2到400cm2之间时，安装max(2，N，M)个 多层隔热组件接地装置；
[0072] (3)当单块多层隔热组件的覆盖面积在400cm2到1600cm2之间时，安装max(3，N，M) 个多层隔热组件接地装置；
[0073] (4)当单块多层隔热组件的覆盖面积超过1600cm2时，安装max(4，N，M)个多层隔热 组件接地装置。
[0074] 基于欧姆定律通过计算可以证明，通过上述方法确定的多层隔热组件接地装置数 量能满足GE0卫星表面充电电位控制在300V以下的要求。
[0075] 2、基于接地脊线的多层隔热组件接地实施
[0076] 采用基于接地脊线的多层隔热组件接地方式，有效解决了多层隔热组件上多层隔 热组件接地装置较多且集中，而卫星表面接地点数量较少时的难题。例如对卫星上安装的 大反射面天线，其背面包覆的多层隔热组件块数较多，接多层隔热组件接地装置数量自然 也多，在这种情况下，如果采用传统的直接接地方式存在诸多弊端。首先从多层隔热组件上 引出的接地线数量多，长度长，必然导致重量的增加，而对于卫星而言，重量是很重要的资 源，必须严格控制；其次，大量的接地线从多层隔热组件直接连接到卫星本体，过粗的线束 将会影响天线与卫星连接处铰链的正常转动，存在影响天线性能的隐患;再次，卫星表面接 地点数量有限，每个接地点上所能连接的接地点的数量也有严格要求(通常不多于4个），这 样将导致部分接地线无法连接到卫星结构接地系统（SGS)，这显然不符合GEO卫星表面充电 电位控制要求。
[0077]在卫星总装阶段在进行多层隔热组件接地实施时，将接地铝箱条折成多个Z字形 首尾相接的形状，形成多个折点，将接地铝箱条插入多层隔热组件中，使接地铝箱条与反射 屏表面导电接触。将再用空心铜铆钉插入并穿过Z字形首尾相接的形状，依次铆上金属垫 片、接地铝箱条、多层隔热组件接地装置的单向焊片，能够固定住接地铝箱条和多层隔热组 件。单向焊片固定在金属垫片上，使单向焊片与金属垫片之间导电，金属垫片、单向焊片分 别与与多层隔热组件的面膜、空芯铜铆钉均保持导电接触，使多层隔热组件与多层隔热组 件接地装置构成导电通路。当多层隔热组件接地装置位于多层隔热组件边缘时，多层隔热 组件接地装置距应距离多层隔热组件的边缘l〇mm~25mm，这样可以避免多层隔热组件接地 装置过于靠近边缘而撕裂多层隔热组件。
[0078]单芯插针的一端为针型插接端，另一端为接线端，从单向焊片引出接地线，即接地 线的一端连接单向焊片，这根接地线另一端连接单芯插针的接线端。见图2、图3。单芯插孔 的一端为孔型插接端，另一端为接线端，单芯插孔的插接端与单芯插针的插接端相匹配，能 够插接在一起并构成导电通路。单芯插孔的接线端通过接地线与接地脊线相连，接地脊线 通过?型端子与卫星表面接地点相连，即接地脊线的一端与?型端子接线端相连，?型端 子再搭接到卫星表面接地点。见图5。
[0079]接地脊线选用Φ 1mm的单股铜镀银裸线，既可以保证接地脊线良好的导电性能，也 可以避免带绝缘层导线导致的空间静电电荷在绝缘介质层积累的问题。与单芯插孔相连的 接地线选用截面积为0.1mm2~0.14mm 2的导线，与单芯插孔相连的接地线就近钩焊在接地脊 线上，即接地线的一端先缠绕在接地脊线上，再对接地线与接地脊线缠绕部分进行焊接，这 样可以确保接地线与接地脊线可靠搭接，能耐受卫星力学环境试验和发射段恶劣的动力学 环境以及卫星总装过程中可能存在的拉拽力。否则，接地线与接地脊线如果搭接不牢固，导 致两者之间断开或者导电性能差，如果后续再进行改进将很麻烦且要耗费较多时间；如果 在发射阶段断开，将直接导致对应多层隔热组件表面充电控制措施失效。
[0080] 之所以将接地脊线粘固在卫星结构上，主要是避免接地脊线在卫星总装、整星力 学环境试验和发射过程中自由晃动而破坏多层隔热组件，进而影响多层隔热组件的热控性 能；同时也可以避免接地脊线与接地线之间由于拉拽而断开或降低导电性能。合理设置粘 固点位置很关键，根据本发明提供的方法进行接地脊线粘固可以避免上述问题发生。
[0081] 粘固完成后，在接地线钩焊点上涂覆⑶414硅橡胶，确保钩焊处不划伤多层隔热组 件。操作过程中应避免裸手接触导线金属表面，防止污染。焊锡、粘固胶应满足卫星表面热 环境、辐射环境要求，粘固胶应具有足够的粘接强度。接地脊线上相邻粘固点以及粘固点与 卫星表面接地点之间的导线应留有一定的弯弧，并保证接地脊线不存在硬折弯，这样可以 防止由于卫星在轨运行期间遭遇的急剧热胀冷缩等造成的应力破坏接地导线和卫星结构 表面。
[0082]由于在接地线组件中设置了单芯插针和单芯插孔，这样使得在多层隔热组件接地 装置的安装和接地脊线粘固可以分别独立开展，在完成多层隔热组件热控实施和接地脊线 粘固之后，只需要将单芯插针插入单芯插孔即可，这样可以有效规避操作过程中由于线缆 较多而不小心拉拽损坏多层隔热组件，该方法已经在卫星总装过程中得到证实，效果明显。 [0083]至此，建立起从卫星外部多层隔热组件到卫星结构接地系统（SGS)的静电电荷泄 放通道。当测试确认接地系统的导电通路电阻符合要求后，用热缩套管套在单芯插针、单芯 插孔上并吹缩成型，这样可以为单芯插针和单芯插孔可靠插接增加一重保证措施。最后，整 理接地线和接地脊线，将线全部放入多层隔热组件与卫星舱板之间，在多层隔热组件外表 面不外露多余的线。
[0084] 3、接地系统导电性能测试
[0085]从卫星外部多层隔热组件到卫星结构接地系统（SGS)的静电电荷泄放通道必须是 低电阻通路，否则将不利于静电电荷泄放，导致表面充电电位升高，进而增加卫星表面放电 风险。在接地实施过程中，由于操作不规范或者工作疏漏，有可能存在部分接地线漏接或搭 接不好。为此必须规定接地系统的导电性能并进行测试。
[0086] 根据本发明提供的方法，在多层隔热组件接地装置的空心铆钉安装完毕后，在每 块多层隔热组件表面均匀选取不少于6个测试点进行测试;在单芯插针、单芯插孔插接之后 对接地系统导通电阻进行测试。当同时满足以下3个条件时，判定接地系统符合要求：
[0087] (1)各测试点与邻近多层隔热组件接地装置空心铜铆钉之间的直流电阻值不得大 于 1ΜΩ ;
[0088] (2)多层隔热组件反射屏与多层隔热组件接地装置空心铜铆钉之间的直流电阻值 小于80 Ω ;
[0089] (3)多层隔热组件通过多层隔热组件接地装置、接地线组件、接地脊线和?型端子 接到卫星结构接地系统(SGS)，应确保多层隔热组件接地装置到卫星结构接地系统(SGS)之 间的直流电阻值小于1Ω。
[0090]本发明提出的GE0卫星外部多层隔热组件接地系统及方法已经在多颗GE0通信卫 星中得到应用。在整星总装过程进行多层隔热组件接地实施时，操作更方便，测试判据明 确，测试数据包更完整。从卫星在轨运行期间的异常统计结果来看，由卫星表面带电产生静 电放电导致的在轨异常明显降低，整体降低约80%，效果明显。
【主权项】
1. 一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于包括：多层隔热组件接地装 置、接地脊线、?型端子； 多层隔热组件接地装置，包括:金属垫片、单向焊片、接地铝箱条、空心铜铆钉、接地线 组件、面膜； 接地线组件，包括:接地线、单芯插针、单芯插孔； 接地铝箱条折成多个Z字形首尾相接的形状，形成多个折点，将空心铜铆钉插入并穿过 Z字形首尾相接的形状后，在空心铜铆钉的两端穿入金属垫片，能够固定住接地铝箱条和多 层隔热组件;单向焊片固定在金属垫片上，使单向焊片与金属垫片之间导电，从单向焊片引 出接地线，即接地线的一端连接单向焊片，这根接地线另一端连接单芯插针的接线端，单芯 插孔的插接端能够连接单芯插针的插接端；单芯插孔的接线端通过接地线与接地脊线相 连;接地脊线通过?型端子与卫星表面接地点相连，即接地脊线的一端与?型端子接线端 相连，?型端子再搭接到卫星表面接地点； 单芯插针的一端为针型插接端，另一端为接线端;单芯插孔的一端为孔型插接端，另一 端为接线端;单芯插孔的插接端与单芯插针的插接端相匹配，能够插接在一起并构成导电 通路； 多层隔热组件接地装置中的接地铝箱条插入多层隔热组件中，使接地铝箱条与反射屏 表面导电接触;再用空心铜铆钉依次铆上金属垫片、接地铝箱条、多层隔热组件接地装置的 单向焊片，金属垫片、单向焊片分别与多层隔热组件的面膜、空芯铜铆钉均保持导电接触， 使多层隔热组件与多层隔热组件接地装置构成导电通路； 卫星在轨运行期间多层隔热组件的面膜、反射屏上积累的静电电荷通过接地铝箱条、 空心铜铆钉、金属垫片、单向焊片、接地线组件、接地脊线、?型端子构成的低阻抗通道泄放 到卫星结构接地系统(SGS); 当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在l〇〇cm2以内时，在该多层隔热组件上至少安装1 个多层隔热组件接地装置;当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在l〇〇cm2到400cm2之间时， 在该多层隔热组件上至少安装2个多层隔热组件接地装置；当所述单块多层隔热组件的覆 盖面积在400cm 2到1600cm2之间时，在该多层隔热组件上至少安装3个多层隔热组件接地装 置；当所述单块多层隔热组件的横截面积超过1600cm 2时，在该多层隔热组件上至少安装4 个多层隔热组件接地装置。2. 根据权利要求1所述的一种GE0卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于:所述 接地脊线选用Φ 1mm的单股铜镀银裸线，与单芯插孔相连的接地线选用截面积为0.1mm2~ 0.14mm2的导线，与单芯插孔相连的接地线就近钩焊在接地脊线上，即接地线的一端先缠绕 在接地脊线上，再对接地线与接地脊线缠绕部分进行焊接。3. 根据权利要求1所述的一种GE0卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于：当所 述多层隔热组件的面膜为带IT0的单面镀铝聚酰亚胺膜时，即面膜的表面电阻率不大于 1x1 0(?/.，安装N个多层隔热组件接地装置，使面膜上任意一点到与该点最近的多层隔热 组件接地装置之间的距离不得大于1000mm; 当面膜为高表面电阻率的聚酰亚胺膜时，即表面电阻率大于ΙχΙΟ'?/，但不大于 IxlQW□时，设置Μ个多层隔热组件接地装置，使面膜上任意一点到与该点最近的多层隔 热组件接地装置之间的距离不得大于600_。4. 根据权利要求3所述的一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于：多层 隔热组件上的N个或Μ个多层隔热组件接地装置均匀分布在多层隔热组件上，当所述单块多 层隔热组件的覆盖面积在100cm 2以内时，安装max(l，N，M)个多层隔热组件接地装置；当所 述单块多层隔热组件的覆盖面积在l〇〇cm 2到400cm2之间时，安装max(2，N，M)个多层隔热组 件接地装置；当所述单块多层隔热组件的覆盖面积在400cm 2到1600cm2之间时，安装max(3， N，M)个多层隔热组件接地装置；当所述单块多层隔热组件的覆盖面积超过1600cm2时，安装 max(4，N，M)个多层隔热组件接地装置。5. 根据权利要求1所述的一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于：当所 述多层隔热组件接地装置位于多层隔热组件边缘时，多层隔热组件接地装置距应距离多层 隔热组件的边缘l〇mm~25mm。6. 根据权利要求1所述的一种GEO卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于:应将 所述接地脊线粘固在卫星结构上，粘固点位置按照下列要求设置： (1) 在接地脊线上，在接地线线钩焊点两侧距离焊点约20mm处各设置一个粘固点； (2) 在接地脊线上的其它部分每隔约70mm设置一个粘固点； (3) 在接地脊线上距离卫星表面接地点约70mm处设置一个粘固点； 粘固完成后，在接地线钩焊点上涂覆GD414硅橡胶，确保钩焊处不划伤多层隔热组件， 操作过程中应避免裸手接触导线金属表面，防止污染，焊锡、粘固胶应满足卫星表面热环 境、辐射环境要求，粘固胶应具有足够的粘接强度，接地脊线上相邻粘固点以及粘固点与卫 星表面接地点之间的导线应留有一定的弯弧，并保证接地脊线不存在硬折弯。7. 根据权利要求1所述的一种GE0卫星外部多层隔热组件接地系统，其特征在于:所述 多层隔热组件接地装置的空心铆钉安装完毕后，在每块多层隔热组件表面均匀选取不少于 6个测试点进行测试;在单芯插针、单芯插孔插接之后对接地系统导通电阻进行测试，当同 时满足以下3个条件时，判定接地系统符合要求： (1) 各测试点与邻近多层隔热组件接地装置空心铜铆钉之间的直流电阻值不得大于1M Ω ; (2) 多层隔热组件反射屏与多层隔热组件接地装置空心铜铆钉之间的直流电阻值小于 80 Ω ； (3) 多层隔热组件通过多层隔热组件接地装置、接地线组件、接地脊线和?型端子接到 卫星结构接地系统SGS，应确保多层隔热组件接地装置到卫星结构接地系统SGS之间的直流 电阻值小于1 Ω。8. -种GE0卫星外部多层隔热组件接地方法，其特征在于步骤如下： (1) 设定单块多层隔热组件上的多层隔热组件接地装置数量，完成多层隔热组件接地 装置安装，从单项焊片引出的接地线与连接到接地脊线上的接地线按标号分别接上单芯插 针、插孔； (2) 与接地脊线相连的接地线通过钩焊方式就近连接在接地脊线上，接地脊线通过〇 型端子固定在卫星表面接地点，对接地脊线进行粘固，将单芯插针插入单芯插孔； (3) 利用接地阻值测量方法，根据测量要求进行接地电阻值测量； (4) 当测试确认接地电阻值符合要求后，用热缩套管套在单芯插针、单芯插孔上并吹缩 成型； (5)整理接地线和接地脊线，将线全部放入多层隔热组件与卫星舱板之间，在多层隔热 组件外表面不外露多余的线。
【文档编号】B64G1/54GK105923173SQ201610402583
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】杨勇, 潘莉, 徐春生, 姚春图, 王晰
【申请人】中国空间技术研究院