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皮卫星及其星箭分离机构热-结构耦合与间隙设计

摘要

目的:皮卫星与其星箭分离机构间采用筒状导轨-间隙配合方式实现星箭连接分离,在发射过程中由于受内外热源影响,其配合间隙将发生变化,可能导致卫星任务失败.对皮卫星与星箭分离机构进行热结构耦合分析,可为合理设计皮卫星与导轨面间配合间隙提供指导,确保皮卫星安全可靠分离.方法:在充分考虑皮卫星发射过程中卫星与地球、卫星与太阳几何关系的基础上,计算了皮卫星及其星箭分离机构在卫星发射过程中所吸收外热流,通过有限元分析求解了卫星发射过程中的温度场和热变形情况.并在此基础上设计了皮卫星与导轨间配合间隙.结果:分析结果显示:受冷黑环境和传导热流影响,卫星与导轨面背阴面变形较大,但皮卫星外壳和导轨面总体并未发生大的扭曲形变,皮卫星与导轨面间的配合间隙最大变化量为62.3μm.结论:皮卫星及其星箭分离机构在高低温试验后能正常分离,在轨星箭分离姿态与仿真结果吻合.上述试验充分验证了卫星与导轨间配合间隙设计的合理性,可用于指导皮卫星星箭分离机构的结构设计和热控制设计.

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