专利名称：一种星敏感器探头组合体的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种星敏感器探头组合体，特别涉及ー种新型高精度星敏感器探头组合体，属于航空航天姿态敏感器设计领域。
背景技术：
星敏感器是卫星上关键的姿态测量部件，其安装和指向具有较高的精度要求，直接决定卫星的姿态定位精度。通常卫星配置有三台独立的星敏感器探头，对应的三个星敏感器支架分别单独安装在卫星有效载荷的主承カ结构上，不利于减小星敏感器測量姿态与载荷工作姿态间的传递误差。本发明将三台星敏感器探头与枝状构型星敏感器支架进行组合一体化结构设计， 相比现有三个星敏感器独立安装的结构形式，可同时利用所有星敏感器探头信息完成自主功能及精度測量，从而满足高分辨率对地观测及高精度测绘卫星需求。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供ー种星敏感器探头组合体， 将星敏感器与枝状构型的星敏感器支架进行一体化设计，减小了星敏感器測量姿态与载荷工作姿态间的传递误差，提高了卫星在轨内方位元素的稳定性。本发明的技术解决方案是ー种星敏感器探头组合体，包括星敏感器底座、星敏感器支架和星敏感器探头，星敏感器支架采用由三个分枝組成的枝状构型，星敏感器底座与星敏感器支架通过铸造或焊接成一体，星敏感器支架的每个分枝上均安装一台星敏感器探头。所述星敏感器支架三个分枝之间的关系为第一分枝的中心轴与整星坐标系YOZ 面夹角为25°，与整星坐标系+X轴夹角为65度，在整星坐标系OTZ平面的投影与整星坐标系+Y轴夹角为25°，与整星坐标系-Z轴夹角为65° ；第二分枝的中心轴与整星坐标系 CKZ平面夹角为30°，与整星坐标系+Y轴夹角60°，在整星坐标系0)(Z平面的投影与整星坐标系-X轴夹角为70°，与整星坐标系-Z轴夹角为20° ；第三分枝的中心轴与整星坐标系CKZ平面夹角为25°，与整星坐标系+Y轴夹角65°，在整星坐标系0)(Z平面的投影与整星坐标系+X轴夹角为25°，与整星坐标系-Z轴夹角为65°。所述星敏感器底座和星敏感器支架采用钛合金或铝合金材料。所述星敏感器底座采用圆形法兰或方形法兰。本发明与现有技术相比的优点在于本发明将三探头星敏感器与枝状构型星敏感器支架进行组合一体化结构设计，相比现有三个星敏感器独立安装的结构形式，本发明可同时利用所有星敏感器探头信息完成自主功能及精度測量，减小了星敏感器測量姿态与载荷工作姿态间的传递误差，提高了卫星在轨内方位元素的稳定性，可以满足高分辨率对地观测及高精度测绘卫星需求。
图1为星敏感器探头组合体的结构示意图；图2为星敏感器探头组合体的光轴指向图；图3为星敏感器探头组合体支架结构示意图。
具体实施例方式星敏感器探头组合体设计为保证星敏感器在轨工作时具有较好的视场环境，星敏感器支架设计时需保证星敏感器指向要求，星敏感器支架有较高的热稳定性，星敏感器支架在刚度和強度设计时应结合各个星敏感器组件的力学特性。星敏感器探头组合体的支架主要实现星敏感器探头安装各种机械接口和安装指向要求，支架本体在设计考虑为ー个整体结构，尽可能的减小各部分温差以提高支架的结构精度，支架本体采用整体铸造方案， 支架构型參考。星敏感器支架结构设计的重点是满足星敏感器安装的刚度要求和精度要求。支架的枝状构型，配合圆形或方形的底座。星敏感器组合体如图1所示，星敏感器组合体是采用三探头高精度星敏感器3、星敏感器支架2和底座1 一体化结构，星敏感器支架2采用由三个分枝組成的枝状构型，该种构型减小了卫星使用星敏感器測量姿态与载荷工作姿态间的传递误差，提高了卫星在轨内方位元素高稳定性问题。星敏感器底座1与星敏感器支架2通过铸造或焊接成一体，星敏感器支架2的每个分枝上均安装一台星敏感器探头3。星敏感器指向要求，为保证星敏感器在轨工作时具有较好的视场环境，对星敏感器在整星坐标系下的光轴指向进行了设计，如图2所示，星敏感器支架设计时需保证星敏感器指向要求(下述參考坐标系为整星坐标系)整星坐标系定义如下坐标原点0 星箭分离面(即卫星承力筒下法兰下端面)的理论圆心；X轴过坐标原点，垂直于星箭分离面， 沿卫星的纵轴方向，指向同纵轴；Z轴过坐标原点，位于星箭分离面内，指向卫星正常飞行对地方向；Y轴位于星箭分离面内，与X轴、Z轴构成右手系。星敏感器支架三个分枝之间的关系为第一分枝的中心轴与整星坐标系YOZ面夹角为25°，与整星坐标系+X轴夹角为65度，在整星坐标系OYZ平面的投影与整星坐标系+Y 轴夹角为25°，与整星坐标系-Z轴夹角为65° ；第二分枝的中心轴与整星坐标系0)(Z平面夹角为30°，与整星坐标系+Y轴夹角60°，在整星坐标系0)(Z平面的投影与整星坐标系-X 轴夹角为70°，与整星坐标系-Z轴夹角为20° ；第三分枝的中心轴与整星坐标系0)(Z平面夹角为25°，与整星坐标系+Y轴夹角65°，在整星坐标系0)(Z平面的投影与整星坐标系+X 轴夹角为25°，与整星坐标系-Z轴夹角为65°。为保证星敏感器探头组合体的精度指标，要求星敏感器支架有较高的热稳定性 在自由边界及连接点固定两种边界条件下，星敏感器支架与星敏感器结构热变形引起的三个星敏感器光轴指向变化< 2" /°C，选取膨胀系数小的材料(例如复材材料，如钛合金、 铝合金)，有利于减小支架的热变形。刚度和強度要求，星敏感器支架在刚度和強度设计时应结合各个星敏感器组件的力学特性，将星敏感器支架与3个星敏感器探头作为一个组合体，充分考虑其在地面操作、运输、试验、以及主动段发射等力学环境下的要求，以免发生共振。底座可选用圆法兰或正方形法兰，有利于减小边界带来的热变形耦合。为减小各部分温差以提高支架的结构精度，支架与底座采用整体铸造方案，星敏感器探头组合体支架构型比较复杂，该零件可以考虑使用溶模铸造的方式成型，利用激光快速成型エ艺可以使溶模铸造的胶模直接用Pro/E三维模型形成。底座法兰主要用于隔离外部边界对星敏支架的温度干扰和变形应カ耦合，消除支架法兰与卫星安装面温差或材料膨胀系数不一致造成的边界变形。 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技木。
权利要求
1.ー种星敏感器探头组合体，其特征在于包括星敏感器底座(1)、星敏感器支架(2) 和星敏感器探头(3)，星敏感器支架( 采用由三个分枝組成的枝状构型，星敏感器底座(1)与星敏感器支架( 通过铸造或焊接成一体，星敏感器支架( 的每个分枝上均安装一台星敏感器探头(3)。
2.根据权利要求1所述的ー种星敏感器探头组合体，其特征在于所述星敏感器支架(2)三个分枝之间的关系为第一分枝的中心轴与整星坐标系YOZ面夹角为25°，与整星坐标系+X轴夹角为65度，在整星坐标系CWZ平面的投影与整星坐标系+Y轴夹角为25°，与整星坐标系-Z轴夹角为65° ；第二分枝的中心轴与整星坐标系0)(Z平面夹角为30°，与整星坐标系+Y轴夹角60°，在整星坐标系0)(Z平面的投影与整星坐标系-X轴夹角为70°，与整星坐标系-Z轴夹角为20° ；第三分枝的中心轴与整星坐标系0)(Z平面夹角为25°，与整星坐标系+Y轴夹角65°，在整星坐标系0)(Z平面的投影与整星坐标系+X轴夹角为25°， 与整星坐标系-Z轴夹角为65°。
3.根据权利要求1所述的ー种星敏感器探头组合体，其特征在于所述星敏感器底座 (1)和星敏感器支架( 采用钛合金或铝合金材料。
4.根据权利要求1所述的ー种星敏感器探头组合体，其特征在于所述星敏感器底座 (1)采用圆形法兰或方形法兰。
全文摘要
本发明公开了一种星敏感器探头组合体，包括星敏感器底座、星敏感器支架和星敏感器探头，星敏感器支架采用由三个分枝组成的枝状构型，星敏感器底座与星敏感器支架通过铸造或焊接成一体，星敏感器支架的每个分枝上均安装一台星敏感器探头。本发明将星敏感器与枝状构型星敏感器支架进行组合一体化结构设计，相比现有三个星敏感器独立安装的结构形式，本发明可同时利用所有星敏感器探头信息完成自主功能及精度测量，减小了星敏感器测量姿态与载荷工作姿态间的传递误差，提高了卫星在轨内方位元素的稳定性，可以满足高分辨率对地观测及高精度测绘卫星需求。
文档编号G01C21/02GK102564419SQ20111046088
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者余成武, 刘婧, 卢欣, 张胜, 李春江, 李春艳, 王东宁, 程会艳, 郑然 , 钟红军, 黄欣 申请人:北京控制工程研究所