星载二维跟踪转台抗空间环境设计与分析

• 作 者: 闫志欣
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 星载二维跟踪转台 试验模态 配合间隙 高刚度 低摩擦 动力吸振 锁紧机构

在空间光通信中，需要光电跟瞄系统（ATP系统），用于构建光通信高精度链路。二维跟踪转台通常作为ATP系统粗跟踪模块的执行单元，其技术水平的发展与空间环境适应性对整个ATP系统，乃至整个星地光通信的实现均起着至关重要的作用。本论文系统地开展二维跟踪转台的结构设计与空间环境适应性研究，主要研究内容包含以下几个方面：1）从轴系支撑与振动控制理论中寻求高刚度轴系支撑设计的基本原则；通过二维转台试验模态研究，详细剖析了各特征参数对转台动力学响应特性的影响；对轴系支撑的有限元模拟方法进行了研究；通过转台力学模型的构建和数值分析方法，为转台动力学特性进一步优化设计提供思路与途径；最后，指出了现行环境模拟试验的缺陷；2）二维转台的高刚度和低摩擦是一对相互矛盾的优化目标，过松的配合会降低轴系刚度和响应品质，过紧的配合将使轴系摩擦力矩在真空热环境中过于敏感。提出合理的温控措施，将是一种十分有效的解决方案；3）反射式望远镜作为二维跟踪转台的终端负载，将面临十分严酷的力学环境。提出通过结构优化提高望远镜固有频率，通过动力吸振器降低次镜响应；4）从自由状态二维转台的动力学特性研究入手，寻找转台锁定更为合理的方式，提出了一种较有新意的锁紧机构设计方案。本文的创新点主要有：1）对星载二维跟踪转台进行了较为全面的试验模态研究，分析了各特征参数对转台动力学响应特性的影响；2）提出了二维转台的高刚度与低摩擦是一对相互矛盾的设计变量，并指出轴系配合间隙在此所起到的关键作用；3）提出了一种全新的星载二维跟踪转台锁定方式。