一种适用于二维柔性太阳翼地面展开测试的自动化桁架系统的制作方法

本发明属于航天器地面测试设备，具体涉及一种用于二维柔性太阳翼展开过程地面测试的桁架系统，适用于各类航天器柔性太阳翼的地面展开性能测试、结构可靠性验证等场景。

背景技术：

1、在航天器研制过程中，二维柔性太阳翼作为航天器的核心能源部件，其展开性能直接影响航天器的在轨运行可靠性，因此地面展开测试是太阳翼研制过程中的关键环节。吊挂系统作为太阳翼地面展开测试的核心设备，主要用于模拟太阳翼在轨展开时的无重力环境，支撑太阳翼完成一维、二维展开动作，并保障测试过程的安全性与测试结果的准确性。

2、目前，现有二维柔性太阳翼展开地面测试吊挂系统存在诸多缺陷，无法满足高效、安全、通用的测试需求，具体问题如下：

3、1. 吊挂系统的主体支撑结构多采用球轴笼式结构，该结构在承受太阳翼重力及展开过程中的拉力时，易因应力释放产生结构变形，导致吊挂系统的支撑精度下降，进而影响太阳翼展开轨迹的准确性，无法真实模拟在轨无重力展开状态，测试结果的可信度不足。

4、2. 吊挂卫星双侧太阳翼的导轨宽度固定，不能适应不同宽度规格的卫星太阳翼。吊挂轨道采用固定式钢管结构，轨道宽度无法调整，仅能适配单一宽度规格的太阳翼，当测试不同宽度的双侧太阳翼时，需重新调整安装轨道结构，操作繁琐，且增加了测试设备的投入成本，通用性极差。

5、3. 吊挂高度调整方式落后，现有技术中，吊挂太阳翼电池片的钢丝绳两端分别连接可调螺母和圆形钢管轨道，在初始吊挂太阳翼电池片和调整过程中，工作人员需登上升高的叉车，通过人工调整可调螺母的长度来改变吊挂高度，该方式不仅调整效率极低，且登高操作存在极大的安全隐患，易引发人员坠落、设备碰撞等安全事故。

6、4. 太阳翼一维与二维展开过程的轨道对接繁琐，由于太阳翼一维展开过程存在平移和转动动作，且一维与二维展开轨道相互垂直，现有系统中一维与二维展开轨道是断开设置的。测试时，需人工在一维展开过程中加装可旋转摇臂，待一维展开到位后，手工取下吊挂绳，再重新挂接到二维展开轨道上，该过程需人工反复操作，不仅耗时费力、效率低下，还易因人工操作失误导致太阳翼结构受损，影响测试进度与测试安全性。

7、综上所述，现有二维柔性太阳翼展开地面测试吊挂系统存在结构变形、通用性差、调整效率低、安全隐患大、轨道对接繁琐等问题，亟待进行改进优化，以满足航天器太阳翼地面测试的高效、安全、通用化需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种太阳翼地面展开测试的自动化桁架系统，其特征在于，包括：

2、主体支撑结构，其为刚性桁架结构，被配置为刚性承载基座；

3、设置于所述主体支撑结构上的宽度可调轨道组件，其包括：钢管，其被配置为构造钢管轨道；以及设置于钢管轨道上的双轨吊挂结构；

4、设置于所述主体支撑结构和宽度可调轨道组件之间的高度调节组件，其被配置为根据太阳翼的吊挂高度要求调整钢管轨道高度；以及

5、一维-二维展开衔接组件，其包括吊挂和旋转装置以及导轨对接机构，被配置为执行一维展开轨道与二维展开轨道的衔接。

6、所述主体支撑结构为纵向主梁、横向次梁及斜向支撑梁形成的三角支撑结构，其两端通过地脚螺栓固定于地面基础，中部与宽度可调轨道组件连接。

7、所述吊挂和旋转装置无需外部驱动源驱动，其包括：

8、设置于所述一维展开轨道端部的旋转支架；

9、设置于所述旋转支架中心的滚珠轴承；以及

10、与所述滚珠轴承内圈固定连接的吊挂座，所述吊挂座被配置为承载太阳翼的吊挂夹具，并在太阳翼的带动下绕所述旋转支架旋转，以与二维展开轨道对齐；

11、所述导轨对接机构包括：

12、固定于所述旋转支架一侧的气缸；

13、与所述二维展开轨道端部对应设置的对接导轨；以及

14、两端分别连接于所述气缸输出端和所述对接导轨的推杆，所述气缸被配置为推动所述对接导轨伸出，以对接所述一维展开轨道与二维展开轨道。

15、所述双轨吊挂结构包括：

16、开设于两根所述钢管轨道的开槽轨道；沿所述开槽轨道滑动的滑块，所述滑块被配置为安装吊挂夹具以支撑太阳翼；以及锁定机构；

17、所述锁定机构包括：贯穿两根所述钢管轨道的调节螺杆，以及设置于所述调节螺杆两端并与之螺纹配合的锁定螺母，通过旋动所述锁定螺母调节两根所述钢管轨道之间的间距，并在调整后拧紧以固定轨道宽度。

18、所述高度调节组件包括至少两组滚珠丝杠系统，每组所述滚珠丝杠系统包括滚珠丝杠、螺母座、伺服电机、以及导向杆；所述滚珠丝杠竖直设置，其一端与所述伺服电机的输出轴连接，另一端与主体支撑结构转动连接；所述螺母座套设于所述滚珠丝杠上，并与宽度可调轨道组件固定连接；所述导向杆平行于所述滚珠丝杠设置、贯穿所述螺母座，并与所述主体支撑结构固定连接，用于对所述宽度可调轨道组件的升降导向；所述伺服电机用于驱动所述滚珠丝杠转动，带动所述螺母座沿所述滚珠丝杠升降，以执行所述宽度可调轨道组件的电动升降。

19、所述桁架系统还包括控制模块，其包括下列各项至少之一：

20、操作面板，其被配置为接收操作人员输入的测试参数；

21、传感器，其被配置为检测轨道调整过程中的状态并输出反馈信号至所述控制器；

22、分别与所述高度调节组件中的伺服电机以及一维-二维展开衔接组件中的气缸有线连接的控制器，其被配置为根据所述传感器反馈的信号以及所述操作面板输入的测试参数，控制所述滚珠丝杠系统和所述导轨对接机构的运行，以执行所述桁架系统的轨道调整和对接衔接；

23、远程监控模块，其被配置为执行测试过程的远程监控和数据存储；以及

24、故障报警模块，其被配置为提醒操作人员处理异常信号。

25、所述吊挂和旋转装置还包括角度限位装置，其设置于所述旋转支架上，包括限位块和缓冲垫，被配置为限制所述吊挂座的旋转角度。

26、所述开槽轨道内设置润滑装置，其被配置为减小滑块与轨道之间的摩擦阻力。

27、一种太阳翼地面展开测试的自动化桁架系统的使用方法，其特征在于，包括下列步骤：

28、步骤一，根据待测试太阳翼的宽度和吊挂高度规格，通过操作面板分别输入轨道宽度参数和轨道高度参数；控制器驱动锁定机构的调节螺杆转动，以调节两根钢管轨道之间的间距并由锁定机构锁定轨道宽度，同时驱动伺服电机带动滚珠丝杠转动，以将钢管轨道升降至指定高度；

29、步骤二，将太阳翼通过吊挂夹具安装于滑块上，并通过传感器检测太阳翼的受力情况，调整吊挂夹具的位置；

30、步骤三，启动一维展开装置，驱动太阳翼沿一维展开轨道展开，吊挂座随太阳翼移动沿开槽轨道滑动，吊挂和旋转装置随太阳翼的转动而旋转；

31、步骤四，传感器检测吊挂座旋转至与二维展开轨道对齐后，控制器启动气缸推动对接导轨伸出，将一维展开轨道与二维展开轨道对接，吊挂夹具随太阳翼的移动由一维轨道过渡至二维轨道；

32、步骤五，启动二维展开装置，驱动太阳翼沿二维展开轨道展开，完成二维展开测试；

33、步骤六，启动收拢装置将太阳翼收拢，通过控制模块调整轨道高度和宽度，取下太阳翼并关闭控制模块。

34、所述步骤五中，各传感器检测轨道参数和太阳翼受力情况，将数据反馈至控制器，并通过操作面板显示。

35、本发明具有如下有益效果：

36、1. 本发明将球轴笼式结构替换为刚性桁架结构，利用三角支撑结构的稳定性，有效分散太阳翼的重量载荷，减小应力释放带来的结构变形，提升了吊挂系统的定位精度，确保太阳翼展开测试的准确性，避免因结构变形导致的太阳翼卡滞、碰撞等问题。

37、2. 本发明采用两根钢管轨道配合方形开槽光滑轨道和锁定机构，实现轨道宽度的柔性调整，可适配不同宽度规格的太阳翼，无需更换轨道组件，降低了测试成本，缩短了测试准备时间，提升了测试效率。

38、3. 本发明通过滚珠丝杠系统实现轨道结构的电动升降，替代了传统的人工登高调整方式，不仅提升了高度调整的效率，还消除了操作人员高空作业的安全隐患，保障了操作人员的人身安全。

39、4. 本发明通过吊挂和旋转装置和导轨对接机构，实现了太阳翼一维与二维展开轨道的自动衔接，省去了人工加装摇臂、取下和重新挂接吊挂绳的过程，减少了人工操作误差，提升了测试过程的连续性和可靠性，同时进一步提高了测试效率。

40、5. 本发明通过控制模块实现吊挂系统的自动化调整和衔接，操作人员仅需通过操作面板输入测试参数，即可完成整个测试过程的控制，降低了操作人员的劳动强度，提升了测试过程的精准度和自动化水平。