一种推力器高可靠易配置等效模拟装置的制作方法

本发明属于航天测试技术领域，涉及一种卫星用推力器的等效模拟装置，适用于卫星推进分系统的地面测试。

背景技术：

卫星推进分系统在轨运行时，推进分系统驱动真实的推力器产品工作，在地面测试阶段，为了保护真实的推力器产品，不能使用真实的推力器，而使用推力器等效模拟装置，代替真实的推力器产品进行测试验证。真实的推力器产品有正、负两个接线端，具有一定的电阻值和一定的电感值，推力器等效模拟装置需要在电阻值、电感值两个特性上与真实的推力器产品保持一致。

传统的推力器等效模拟装置是一个单纯的电感线圈，用一根长导线(一般导线长度大于20米)在一个圆柱形铁芯上反复缠绕而成，专业上将这种绕制方法称为：多股绕制，依靠长导线本身的电阻值来等效推力器产品的电阻值，依靠导线绕制于铁芯而产生的电感值来等效推力器产品的电感值。这根长导线的两端分别引出，作为推力器等效模拟装置的正负接线端。

传统的推力器等效模拟装置存在以下几方面的不足：

1)由于传统的推力器等效模拟装置采用一根导线绕制，只要出现一处导线绝缘层破裂，造成导线间短路，将导致整个推力器等效模拟装置阻值严重减小，损伤卫星推进分系统。所以传统的推力器等效模拟装置安全隐患较高；

2)传统的推力器等效模拟装置仅依靠中间的铁芯散热，散热性面积小，散热性能差，使用时需要外部加装散热风扇来散热；

3)传统的推力器等效模拟装置一经加工完毕，绕制于铁芯上的导线的长度就固定下来，不能改变，从而传统的推力器等效模拟装置的电阻值和电感值是固定的，无法根据不同的需求动态选配电阻值和电感值。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种推力器等效模拟装置，能够解决传统的推力器等效模拟装置安全隐患高、散热性能差、无法根据不同的需求动态选配电阻值和电感值的问题。

本发明的技术解决方案是：一种推力器高可靠易配置等效模拟装置，包括壳体、第一电感器、第二电感器、第一电阻器、第二电阻器、绝缘压片、出线片和外导线；壳体的内部包含一个圆柱形空间，所述圆柱形空间内从下往上依次安装第一电感器、第二电感器和绝缘压片，第一电感器和第二电感器之间设有第一绝缘导热胶，第二电感器和绝缘压片之间设有第二绝缘导热胶，绝缘压片通过其上的锁紧装置固定第一电感器和第二电感器，出线片安装于壳体的外侧面并与第一电感器、第二电感器的轴线平行，出线片上设有用于外导线布线的出线孔；第一电阻器和第二电阻器分别安装在壳体外部的侧面上，第一电感器和第二电感器串联在一起用于等效真实推力器产品的电感量，第一电阻器和第二电阻器串联在一起用于等效真实推力器产品的电阻值；外导线依次将第一电阻器、第二电阻器、第一电感器、第二电感器串联连接，并对外引出两个引线。

所述的第一电感器或者第二电感器采用单股绕制法绕制电感线圈，绕制电感线圈的各根短导线之间并联连接。

所述的壳体的外形为立方体，采用金属材料。

所述的第一电阻器或者第二电阻器的阻值为10Ω，功率为50W。

所述的第一电感器或者第二电感器采用直径为42mm的瓷罐，磁芯磁通变化量选择为0.3，电感量为20mH，电感器内电阻为0.8Ω，工作时铜损为1W，磁芯损耗为0.3W，每个电感器损耗为1.3W。

所述的外导线与第一电阻器、第二电阻器、第一电感器、第二电感器的焊接处均四周绝缘，焊接点之间距离固定且超过1cm。

所述的外导线位于壳体外部的部分采用双重绝缘套管。

所述的第一电感器、第二电感器的引线直接通过绝缘压片的孔引出，不与壳体接触。

所述的第一电阻器或者第二电阻器的底部散热面积为0.00194平方米，并且第一电阻器和第二电阻器的底部紧贴壳体。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明所述推力器等效模拟装置采用电阻器串联电感器的方式，并且电感器采用单股绕制方法，杜绝了安全隐患；

(2)本发明所述推力器等效模拟装置采用大面积壳体散热，并在各器件间填充绝缘导热胶，同时选用的电阻散热面积大，从而使该装置具有良好的散热性能，使用时不需要加装散热风扇；

(3)本发明所述推力器等效模拟装置的电阻器和电感器可独立选配，不同卫星型号可以根据各自需求动态选择相应参数的电阻器和电感器进行组合，适用性较强。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明装置的导线连接示意图；

图3为本发明装置的电路连接原理图；

图4为本发明装置电感器的导线绕制示意图。

具体实施方式

卫星推进分系统进行地面测试时，为了保护真实推进产品，需要采用推力器等效模拟装置来代替真实的推进产品，用于分系统、整星和靶场测试。为了模拟真实的推进产品，推力器等效模拟装置需要具有相应的电阻值和相应的电感量。

如图1所示，为本发明装置的整体结构示意图。本发明的等效模拟装置主要包括壳体1、第一电感器2、第二电感器3、第一电阻器4、第二电阻器5、第一绝缘导热胶6、第二绝缘导热胶7、绝缘压片8、引线孔9、出线片10、外导线11，其中各组成部分的具体结构形式及功能如下：

壳体1：采用金属材料，壳体1的外部为立方体形状，壳体1的内部包含一个圆柱形空间，该圆柱形空间用于安装第一电感器2、第二电感器3、第一绝缘导热胶6、第二绝缘导热胶7。

第一电感器2：安装于壳体1的圆柱形内部空间底部，与第二电感器3串联在一起能够产生和真实推进产品相同的电感量。真实推进产品的电感量是由于其内部的电感器件相互作用而产生的，推力器等效模拟装置不需要在内部结构上与真实的推进产品完全一致，只需要具有与真实推进产品相同的电阻值和电感值即可。

第一电感器2采用单股绕制法绕制电感线圈，即：中间使用一根圆柱形铁芯15，使用300根短导线18，每根短导线18缠绕在圆柱形铁芯15的外表面上，每根短导线18引出正、负两个接线端，所有短导线18的正接线端连接在一起，成为整个电感器的正端17，所有短导线的负接线端连接在一起，成为整个电感器的负端16，这样，所有的短导线就并联在了一起，第一电感器2的线圈绕制方法如图4所示。

第一绝缘导热胶6：安装于壳体1的圆柱形内部空间的第一电感器2的上部，第一绝缘导热胶6有两个作用，第一个作用是将第一电感器2和第二电感器3绝缘开来，防止第一电感器2的引线和第二电感器3的引线异常导通。第二个作用是能够进行导热，增大导热面积，能够将第一电感器2、第二电感器3的热量快速释放。绝缘导热胶的型号为卡夫特K-5204K。

第二电感器3：安装于壳体1的圆柱形内部空间的第一绝缘导热胶6的上部，与第一电感器2串联在一起能够产生和真实推进产品相同的电感量。第二电感器3和第一电感器2使用完全相同的绕制方法。

第二绝缘导热胶7：安装于壳体1的圆柱形内部空间的第二电感器3的上部，第二绝缘导热胶7同样也有两个作用，第一个作用是将第二电感器3和绝缘压片8进行绝缘隔离，第二个作用是能够进行导热，增大导热面积，能够将第二电感器3的热量快速释放。

出线片10：安装于壳体1的外侧面，与第一电感器2、第二电感器3的中垂线平行，出线片10上设有出线孔，用于外导线11的布线。

绝缘压片8：安装于第一电感器2的上部，绝缘压片8中间安装有锁紧螺钉12，用于固定壳体1内部的第一电感器2、第二电感器3、第一绝缘导热胶6、第二绝缘导热胶7。

第一电阻器4：安装于壳体1外部的侧面上，与第二电阻器5串联在一起能够产生和真实推进产品相同的电阻值，真实推进产品的电阻值是由于其内部各种阻性器件产生的，推力器等效模拟装置不需要在内部结构上与真实的推进产品完全一致，只需要具有与真实推进产品相同的电阻值和电感值即可。

第二电阻器5：安装于壳体1外部的侧面上，与第一电阻器4呈对称安装，与第一电阻器4串联在一起能够产生和真实推进产品相同的电阻值。

外导线11：依次将第一电阻器4、第二电阻器5、第一电感器2、第二电感器3串联连接，并对外引出正端13和负端14，如图2所示。第一电阻器4的负端与第二电阻器5的正端相接，第二电阻器5的负端与第一电感器2的正端相接，第一电感器2的负端与第二电感器3的正端相接，从第一电阻器4的正端和第二电感器3的负端分别引出对外的导线，作为整个推力器等效模拟装置的正、负接线端，具体的连接方式如图3所示。

第一电阻器4、第二电阻器5、第一电感器2、第二电感器3采用串联连接的方式。典型的应用场景是，第一电阻器4、第二电阻器5的阻值均为10Ω，功率均为50W。第一电感器2、第二电感器3均采用直径为42mm的瓷罐，磁芯磁通变化量选择为0.3，电感量为20mH。电感器内电阻约为0.8Ω，长期工作时铜损约为1W，磁芯损耗约为0.3W，每个电感器损耗约为1.3W。采用这种连接方式，实现推力器高可靠易配置等效模拟装置整体电阻值为24Ω±5Ω，整体电感值为40mH±5mH。

当然，在具体使用时，每个卫星型号可以根据自身实际需求选择不同参数的电阻器和电感器。

除此之外，为了实现装置的安全性，还采用了以下几方面的绝缘设计：

1)外导线11与两个电感器、外导线11与两个电阻器的焊接处均4周绝缘。

2)外导线11与两个电感器、外导线11与两个电阻器的焊接点之间距离均固定且超过1cm。

3)所有外导线11均采用双重绝缘套管。

4)壳体1的所有棱角均设计为圆弧形，没有能够切割外导线11的棱角。

5)第一电感器2、第二电感器3的引线直接通过绝缘压片8的孔引出，不与壳体1接触，杜绝了与壳体1短路的隐患。

6)最后，第一电感器2、第二电感器3采用单股绕制的工艺，即使发生层间短路或单个电感短路，也仅对电性能略有影响，不存在安全隐患。

本发明所述等效模拟装置的安装过程如下：

第一步：将第一电感器2放置在某水平面内；

第二步：将第一绝缘导热胶6安装到第一电感器2的上部；

第三步：将第二电感器3放置到第一绝缘导热胶6的上部；

第四步：将第二绝缘导热胶7安装到第二电感器3的上部；

第五步：将绝缘压片8放置到第二电感器3的上部，通过固定螺钉将绝缘压片8、第一电感器2、第一绝缘导热胶6、第二电感器3、第二绝缘导热胶7固定在一起。

第六步：将出线片10安装到第一电感器2、第二电感器3的侧面；

第七步：将第一步到第六步安装好的整体放置到壳体1的内部。

第八步：在壳体1的两侧安装第一电阻器4、第二电阻器5。

第九步：焊接外导线11，包括第一电阻器4对外引出的外导线11、第一电阻器4和第二电阻器5之间的外导线11、第二电阻器5和第一电感器2之间的外导线11、第一电感器2和第二电感器3之间的外导线11、第二电感器3的对外引出的外导线11。

本发明所述推力器高可靠易配置等效模拟装置及安装方法参与了卫星推进分系统测试，能够持续进行48小时的加电测试，最高温度不超过65℃，装置各处温差不超过1℃。长期参与不同卫星推进分系统的地面测试，未出现任何短路故障。

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术。