采用 SMA驅動的小型空間磁懸浮飛輪鎖緊機構

閆曉軍 張小勇 聶景旭

(北京航空航天大學 能源與動力工程學院,北京 100191)

張紹衛

(北京控制工程研究所,北京 100094)

采用 SMA驅動的小型空間磁懸浮飛輪鎖緊機構

閆曉軍 張小勇 聶景旭

(北京航空航天大學 能源與動力工程學院,北京 100191)

張紹衛

(北京控制工程研究所,北京 100094)

磁懸浮飛輪鎖緊機構在衛星發射時鎖緊飛輪,減小其振動和沖擊載荷;在發射后解鎖,保證飛輪正常工作.目前已有的以火工品或步進電機驅動的鎖緊機構具有沖擊大、體積較大、不可重復使用等缺點.提出了一種采用形狀記憶合金(SMA,Shape Memory Alloy)驅動的空間磁懸浮飛輪鎖緊機構的設計方案,并在 Liang本構模型的基礎上發展了機構驅動單元的設計方法.之后,完成了鎖緊機構的樣機研制和調試,并開展了地面的性能測試、振動試驗和高溫環境試驗.研究結果表明:SMA鎖緊機構安裝體積小,在星載 28V電壓下能在 6s內完全鎖緊,在 1s內完全解鎖,并能夠通過振動和環境實驗.SMA驅動的磁懸浮飛輪鎖緊機構具有鎖緊力大、同步性好、可重復使用、低沖擊、無污染等優勢,有很大的工程應用潛力.

形狀記憶合金;磁懸浮飛輪;空間鎖緊機構;本構模型;設計方法

目前,磁懸浮飛輪以其優越的控制精度和高可靠性從衛星姿態控制機構中脫穎而出[1-2].由于自由懸浮的需要,磁懸浮飛輪的靜子和轉子之間存在縫隙.因此就需要鎖緊機構在發射時消除間隙、頂緊轉子,減小磁懸浮飛輪在發射環境下的所受的振動和沖擊……