גלגלי התגובה הם מחוללי אלקטרו-מכאניים שמאוחסנים מומנטום זוויתי לסובב חלליות עם דיוק יוצא דופן.הם הם העורכים של מערכות בקרת גישה על לווינים, טלסקופים, וחקירה בין כוכבית.הכישלון של גלגל תגובה יכול להפיג משימה או לסיים אותה באופן מיידי, כפי שרואים במספר מקרים בעלי פרופיל גבוה כמו טלסקופ החלל קפלר, המפסיד שני של ארבעת הגלגלים שלה, כי הם בלתי אפשריים לאחר שניתוחים של תהליכים סביבתיים, חייבים לעבור את השינויים לטווח הארוך, כדי לתקן את השינויים.

הזנחה של סימליזציה של סביבת החלל

גלגל תגובה המיועד למסלול חייב לשרוד עומסי שיגור, ואז לפעול במשך שנים באבק קשה, תחת תנודות טמפרטורה אינטנסיבית, ובחדר אמבטיה של קרינת יון.כל אחד מהגורמים האלה לבד יכול לקלקל נושאים, lubricants, אלקטרוניקה וחומרים מבניים. משולב, הם יוצרים מנגנונים כשלים שלא ניתן לחזות ממבחנים ברמת הרכיב בלבד.

בדיקות מקיףות גם דרישות חוזיות ורגולציה. סוכנויות חלל כגון נאס"א ו- ESA המנדט כי גלגלי התגובה לעמוד בסטנדרטים ספציפיים של מבחן סביבתי המתועדים במסמכים כגון נאס"א-STD-7001 (Payload Approval for ISS) ו- ECSS-E-E-ST-10-03C (Testing) עבור מפעילי לוויין מסחריים, עמידה בסטנדרטים אלה היא לעתים קרובות תנאי מוקדם להתאמה להתאמה, הנתונים מניסויים סביבתיים, לחיזוי, ובדיקות, לחיזוי, ובדיקות, ובדיקות לבדיקות לבדיקות לבדיקות, לבדיקות סיכון ובדיקות, ובדיקות, ובדיקות חישוביות, ובדיקות חישוביות, ובדיקות חישוביות.

פרוטוקולי בדיקה סביבתית

קמפיין מבחן סביבתי עבור גלגל תגובה בדרך כלל עוקב אחר רצף הגיוני, החל עם העומסים האגרסיביים ביותר (הדגשה וההלם) והתקדמות לחשיפה ממושכת המחקה בתנאי חיוב.הפרוטוקולים הבאים נחשבים להגדרה המינימלית עבור הסמכה, אם כי משימות ספציפיות עשויות להוסיף או לשנות בדיקות בהתבסס על דרישות ייחודיות.

מבחן Vacuum

בדיקה של הוואקום הצחיח (TVAC) היא אבן הפינה של כישורי גלגל התגובה.הגלגל ממוקם בתא כי הוא מפונה ללחץ מתחת 1x10cioFLT:0 -5cioFLT:1 Torr (pical for low Earth Track) בעוד הטמפרטורה מחוצה בין גבולות חמים וקרים קיצוניים, לעתים קרובות -40 מעלות צלזיוס ל +85 ° C, בהתאם למסלול החלליות ו-AC משרת בדיקות מרובות:

  • (FLT:0) אימות היציבות הירומלית: FLT:1IR חייב לשמור על ההיערכות המכנית שלו וביצועי הקטורק על פני טווח הטמפרטורה כולו.ההתרחבות הארומית משתבשת בין הרוטור, הנושאות, ודיור יכול לגרום לחיכוך מחייב או מוגבר, המוביל לספיציפי חשמל וללבוש מוקדם.
  • (FLT:0Outgassing Assessment: FLT:1 in ואקום, חומרים משחררים גזים לכודים ו וולטיטיס.אלה יכולים לנבא על אופטיקה רגישה או פאנלים סולאריים. טלוויזיותAC מודדים את אובדן המסה הכולל (TML) ואספנו חומרים נצפים (CVCM) כדי להבטיח את הגלגל עומד בדרישות נקיות, בדרך כלל TML < ו- CV ו-CVlt; ו- 0.
  • (FLT:0) קר מתחיל וביצועי ספוג חם: FIRLT:1) הגלגל חייב להפגין את היכולת להתחיל להאיץ את המהירות של מצב קר ולפעול ברציפות במשך שעות במישור החם מבלי לחמם את האלקטרוניקה הפנימית שלו או את נושאותיו.
  • (FLT:0)Vacuum lubricationcation סיבולת: veF1) Lubricants המשמשים בנושאות ואביזרים - לעתים קרובות חריצים מיוחדים או סרטים מוצקים כמו MoS2 - אסור להגר או evarate ב-Valקום. מבחנים טלוויזיותAC חושפים אובדן סיכה יכול לגרום לעצב מחדש אם שולי ה-torque degrads במהירות רבה מדי.

בדיקות טלוויזיותAC מבוצעות בדרך כלל במישורים מרובים של טמפרטורה, עם תקופות זמן מספיק זמן כדי להגיע לאיזון תרמי.מבחן הסמכה מלא עשוי לדרוש 10 או יותר מחזורים תרמיים התפשטו במשך מספר ימים או שבועות.הגלגל הוא כלי עם thermocouples, accelerometers, ו לפקחי חשמל, ואת הצפי שלה ו- torque בפועל הם מתעדים ברציפות.

בדיקות וזעזוע

ההשקה היא האירוע האלימים ביותר מבחינה מכנית גלגל התגובה יחווה.ויברציה בדיקות מדמה את הרטטים החטאים הנמוכים ורטטים אקראיים גבוהים שנוצרו על ידי מנועי רקטות, היפרדות שלב, ומזנון אווירודינמי. גלגל התגובה הוא רכוב על שולחן דקר ו נתון לטעון לאורך שלושת הצירים העיקריים שלו, לעתים קרובות ברמות שנקבעו על ידי מדריך של כלי הרכב ההשקה (למשל, ארית', 9 ⁇ , כולל היבטים: אטלס קיפל).

  • (FLT:0)Sin סחף: 1FLT 1 טאטא איטי (למשל, 5–100 הרץ) במאפיינים בינוניים לזהות התחדשות מבנית.פונקציות ההעברה נמדדות בהשוואה למודלים סופיים כדי לאמת את המודל הדינמי של הגלגל.
  • (FLT:0Random רטט: 1FLT:1 Broadband ציטוט (בדרך כלל 20-2000 הרץ) עם פרופיל צפיפות ספקטרלי כוח כי המעטפת את סביבת ההשקה. הגלגל חייב לשרוד ללא כל השפלה בביצועים או כישלון מבני. פוסט-הבחנה בדיקות פונקציונליות בדיקה עבור ממריצים מהירים, מפרקים מוכרים פצחים, או שינויים בעומס מראש.
  • (FLT:0) בדיקות שוק: זעזועים Pyrotechnic מהפרדה בשלב או שחרור הוגן יכולים להגיע לאלפים של g's בתדרים גבוהים.הלם מדמה באמצעות תיקונים חוזרת של צלחות או אקדחי גז.האלקטרוניקה והשלמות המכנית של הגלגל מאומתים לאחר חשיפה.

לעתים קרובות בדיקות כוללות הליך "לאיוט" שבו רמות קלט מופחתות בתדרים המחודשים של הגלגל כדי להימנע ממבחן יתר. קריטריונים קבלה הם בדרך כלל אפס שינוי קבוע בביצועים חשמליים, ללא נזק גלוי, ו- torque rip בתוך מפרט.

בדיקות קרינה

קרינה חלל מהווה איום מתמשך על התגובה של מוצרי אלקטרוניקה וחומרים.המינון הכולל (TID) ואפקטים חד-לשוניים (SEE) יש להעריך עבור אלקטרוניקה, חיישנים (למשל, אפקט הול או פותר), ונהגים מוטוריים. בדיקות קרינה מבוצעת בדרך כלל במרכיב או ברמת לוח במקום על הגלגל המלא, בהתאם למורכבות ולזמינות של מתקני הבדיקה.

  • (FLT:0) בדיקות מנה כוללת: FLT:1 חלקים נחשפים לקרני gamma (Cobalt-60) או צילומי רנטגן לנציג מנה של חיי המשימה (לעתים קרובות 10–100 krad(Si) למסלול גיאוסטציונרי). הפרמטרים המרכזיים - מתחים מוקדמים, רווח, אספקה, זרם - הם במעקב לפני, במהלך, ולאחר עידת iadiation כדי להבטיח שהם יישארו מוגדרים בתוך גבולות.
  • (FLT:0)Displacement test: FLT:1 Protons ו Nutrons יכולים להפיג את המבנה הקריסטל של מוליכים למחצה, המשפיע על חיישנים מגנטיים ומכשירי הול.בדיקה עם קרן פרוטון באנרגיות המתאימות נדרש עבור גלגלים באמצעות חיישנים של מיקום מוליכים למחצה.
  • (FLT:0) השפעות אירוע מדאיגות:FLT:1ir בדיקות ion כבדות נערכת כדי לקבוע את העברת האנרגיה הלינית (LET) להתפרצויות חד-פעמיות (SEUs) באלקטרוניקה דיגיטלית, בעוד שרוב בקרי גלגל התגובה מתוכננים עם חלקים מקרינה, SEU בלוגיקה מפוקחת פיקוד יכול להוביל לשינויים לא ממושכים.

בדיקות קרינה משולבות לעתים קרובות עם רכיבה תרמית כדי להעריך אפקטים סינרגיסטים - השפלה הנגרמת על ידי קרינה ניתן להאיץ בטמפרטורות גבוהות.התוצאות ניזונות למודל האמינות של הגלגל ולקבוע אם יש צורך במגן נוסף או ברכיב.

תאימות אלקטרומגנטית (EMC) בדיקות

גלגלי התגובה מכילים מנועים מהירים, החלפת ציוד חשמל ואלקטרוניקה דיגיטלית בקרה שיכולה לייצר רעש אלקטרומגנטי ונדגן.converse, הגלגל חייב להיות חסין להפרעה חיצונית של תת-מערכת חלל אחרת. בדיקות EMC עוקבות אחר סטנדרטים כמו MIL-STD-461 או ECSS-EST-20-07C וכולל:

  • (FLT:0) פליטות של פליטות: FLT:1 הגלגל מופעל במהירויות שונות ועומסים בעוד אנטנה מודדת פליטות שדה חשמליות ומגנטיות מ -30 הרץ עד 18 GHz.גבול נקבע למנוע התערבות עם מקלטים רגישים (למשל GPS, GPS, טלמטורי, כלי מדע).
  • (FLT:0) פליטות מקודמות: 1FLT:1 Noise על קווי קלט החשמל נמדד על פני טווח תדר (בדרך כלל 30 הרץ עד 10 MHz).
  • (FLT:0) רגישות מוגברת: FLT:1 הגלגל נחשף לשדות אלקטרומגנטיים חיצוניים עד לרמות הצפויות ממדרי החללית או אנטנה.הגלגל חייב לשמור על פעולה יציבה ללא תנודות מהירות או שגיאות תקשורת.
  • (FLT:0) רגישות מקודמת: 1.FLT:1 מתחים וטראנסים מוזרקים על קווי הכוח כדי לדמות רעש אוטובוס.הגלגל חייב להמשיך לפעול בתוך מפרט.

בדיקות EMC הן קריטיות במיוחד עבור גלגלי תגובה, כי שדות מגנטיים שנוצרו על ידי המנוע יכולים אינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ כדי לייצר מומנטים הפרעות המשפיעים על דיוק מצביע. חלק מהגלגלים משתמשים באלגוריתמים מגנטיים או פיצוי כדי להפחית את זה, ובדיקות EMC לאמת את יעילותם של עיצובים כאלה.

בדיקות מיוחדות נוספות

מעבר לפרוטוקולים הליבה, גלגלי התגובה עוברים לעתים קרובות בדיקות משלים המותאמות לסביבות משימה ספציפיות:

  • (FLT:0Microvibration Testing: FLT:1 עבור פלטפורמות בעלות גבוהה כמו כדור הארץ תצפית או טלסקופי חלל, החתימה המיקרובינציה של גלגל התגובה (כוחות ו torques ב הרמוניות של המהירות הספין) חייב להיות מאופיין.הגלגל הוא רכוב על מערכת בידוד מיקרו-גרביטטיבית (למשל, נושאת אוויריות או כוח קלר) ומופעל מופעל על כל אסטרטגיות עיבוד נתונים אלה.
  • (FLT:0 Life Testing: Figing Life) הוא בדרך כלל הגורם המגביל של גלגל התגובה לטווח ארוך.התאמת בדיקות חיים לרוץ את הגלגל במהירויות גבוהות יותר וטמפרטורות במשך אלפי שעות, עם מחסומים בביצועים תקופתיים.התוצאות מופרכות לחיזוי החיים השימושיים של הגלגל בתנאים מסלוליים.
  • (FLT:0Mass Properties Measurement: FLT:1 מרכז הכבידה של הגלגל, רגעים עיקריים של אינרציה, איזון דינמי נמדדים כדי להבטיח שהם עומדים בדרישות של מודלים של דינמיקה חללית.
  • (FLT:0) בדיקת לחץ: 1FLT אם הגלגל מכיל כל מרכיבים מחוסנים (למשל, מאגרים סיכה או תאי לחות), הם נבדקים ל-1.5× את הלחץ התפעולי המרבי הצפוי לאמת את השלמות המבנית.

בדיקות תקנים ונוהלים

בדיקות סביבתיות של גלגלי תגובה נשלטות על ידי היררכיה של סטנדרטים בינלאומיים ו- הסוכנות ספציפית.

  • (FLT:0ECSS-E-ST-10-03C (Testing): FLT:1 ,הפיקד על ידי שיתוף פעולה אירופי לתקינה חלל, תקן זה מגדיר רמות מבחן, שוליות וקריטריונים קבלה עבור ציוד חלליות.זה מכסה, מכני ו-EMC בדיקות עם הנחיות מתיקות ברורות.
  • (FLT:0)נאס"א GEVS (כללי איכות הסביבה - GSFC-STD-7000): FLT:1 בשימוש על ידי נאס"א Goddard Space Flight Center for Earth Science Task. GEVS מספק פרופילים ספציפיים של רטט, דרישות אופניים תרמיות ותהליכי בדיקות קרינה.
  • (FLT:0)MIL-STD-461 / MIL-STD-810:FreaLT:1 סטנדרטים צבאיים עבור EMC ובדיקה סביבתית, בהתאמה, בעוד שהם אינם ספציפיים לחלל, הם לעתים קרובות מתייחסים לתוכניות מורשת או כאשר הם חוזים עם ספקים שיש להם הגדרות מבחן קיימות.
  • (FLT:0)AIAA S-112-1998 (Space Systems - Reaction Wheel Mechanical Properties): תקן מיוחד המגדיר שיטות מדידה עבור תכונות מסת גלגל, איזון, ונושא עומס.

כל תקן קובע רמות מבחן, משך וגישות שוליות.לדוגמה, ECSS דורש כי בדיקות קבלה (כל יחידת טיסה) מבוצעות ברמות נמוכות יותר מאשר בדיקות הסמכה (סעיף ראשון) רמות מבחן Qualification בדרך כלל כוללים שולי 3-6DB מעל הסביבה הצפויה כדי להסביר את אי-ודאות. מסמך הבדיקה חייב לפרט את הרצף, נקודות מדידה, הצלחה, ומיזוג עבור aomas.

ניתוח נתונים ותהליך הזיהוי

בדיקות סביבתיות מייצרות נתונים תנודתיים שיש לנתח כדי לקבוע אם הגלגל התגובה עובר או נכשל.מדדי מפתח כוללים:

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ו- ripple:cioFLT:1 (שוואת צוו של התוספת בפועל לאורך טווח המהירות. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) עלול להצביע על נזק או חוסר יציבות בקר.
  • (ב) יציבות ורעש: 1) מהירות הגלגל צריכה להיות קבועה כאשר צווונים להחזיק נקודת מפנה.מהירות ג'ייטר יכול להרגשת מצבי חלל מבניים.
  • צריכת חשמל:0 (Powerצריכה: ⁇ FLT:1) הגדלת כוח במהלך בדיקות תרמי או ואקום יכול להעיד על חיכוך בעל השפעה מופרזת או חוסר יעילות מנוע.
  • (FLT:0) טלמטרי אנטומה: ראטאלף:1; כל גליטים בקריאת קודר, ספייק חיישן טמפרטורה, או טראנסים נוכחיים מנוע נבדקים בקפידה.
  • (ב) [ה]החלל: [ה] מפרש [החלל] [הגלגל] [הגלגל] מתפורר (או נבדק באמצעות עקרבה] כדי לחפש את הבליטה, התפוררות, חלקיקים רופפת, או הגירה סיכה.

תהליך ההסמכה מגיע לסקירה רשמית.אם הגלגל עובר את כל הבדיקות ללא חריגות, הוא מקבל אישור הסמכה.אם סטייות קטנות מתרחשות - כגון קריאה זמנית מחוץ לספקטרום שלא השפיעה על הביצועים - ויתור עשוי להיות מונף לאחר ניתוח הנדסי.כשלים מרכזיים גורמים חקירה שורש, שינויים בעיצוב, ומבחן של היחידה המושתנת.

אתגרים ושינויים עתידיים

כאשר גלגלי התגובה דוחפים למהירויות גבוהות יותר (עד 6000 RPM או יותר עבור לווינים קטנים) ותקופות חיים ארוכות יותר (15-20 שנים עבור לווייני גיאוסטריון), פרוטוקולים של בדיקות מסורתיות עומדים בפני אתגרים חדשים:

  • (ב) סימולציה ואקום ייצוגית: (FLT:1ir Ultra-High ואקום (UHV) תאים המגיעים ל 1003FLT:2–9FLT 3: 3 Torr נדרשים כדי לדמות את ההתנהגות של הגזים בפועל ותפקוד lubricant בחלל עמוק.
  • (FLT:0) ,הבחנה של החיים המתאמת את הקשר: פיזור 1:1) מבדיקות מהירות גבוהה, טמפרטורות גבוהות למשימה ארוכת שנים דורשות מודלים מאומתים. Discrepanities התרחשו שם בדיקות מואצות חזו חיים ארוכים יותר מאשר למעשה מושגות במסלול.סטנדרט חדש לבדיקת חיים נמצאים תחת התפתחות של קבוצת העבודה של סוכנות החלל האירופית.
  • (FLT:0) בדיקות ברמת חלליות משולבות: FLT:1eur גלגלים תגובה מבצעים היטב באופן אישי אך גורמים לבעיות כאשר מופעלים יחד על אוטובוס החללית.זוגות עומסים ניתוח ובדיקות ג'ייטר ברמה המערכת הופכות נפוצות יותר, אך הם יקרים וזמניים.
  • ייצור אדרבאטיבי וחומרים חדשים: FLT:0 [0] ייצור מתומחרות מתקדמות נכנסים לעיצובי גלגל התגובה שלהם תחת סביבות תרמיות וקרינה פחות מובנת, הדורשות אפיון נוסף ואולי בדיקות חדשות (למשל, סריקת CT למומים פנימיים לאחר רטט).

כדי להתמודד עם האתגרים האלה, התעשייה נעה לכיוון יותר גישות מונעות נתונים.תתאומים דיגיטליים של גלגלי תגובה, שנבנו מהנתונים והמודלים המבוססים על פיזיקה, מאפשרים בדיקות וירטואליות בטווח רחב יותר של תנאים מאשר אבטיפוס פיזי יכול לכסות.אלגוריתמים של למידה מכונה החלים על בדיקות טלמטארי יכול לזהות כישלונות בלתי אפשריים מוקדם יותר מאשר אזעקה מסורתית המבוססת על הסף.

מסקנה

פרוטוקולי בדיקה סביבתיים עבור גלגלי התגובה הם הבסיס של אמינות חלליות.מהרטט האלים של ההשקה אל הריק הקר והקרינה של החלל העמוק, כל מצב מדמה עם מתודולוגיה קפדנית בשוליים הדוקים.ארבע העמודים – ריקם כפול, רטט / shock, קרינה ו- EMC – משלימים על ידי בדיקות מיוחדות עבור מיקרו-בירוטציה, חיים, ונכסים המוניים כדי לכסות את מלוא ספקטרום של דרישות המשימה.

בדיקה לבד לא יכולה להבטיח הצלחה, אבל זה מפחית סיכון לרמה מקובלת.כפי שגלגלי התגובה מתפתחים כדי לענות על הצרכים של קבוצות כוכבים, חוקרי חלל עמוקים, ומשקפי כדור הארץ בעלי יכולת גבוהה, פרוטוקולי הניסוי ימשיכו להתבגר.

(ב) ויקרא: "א' אֱלֹהֶיךָ" (בראשית כ"ד)

  • [15] NASA GEVS (GSFC-STD-7000) - כללי איכות הסביבה ותיקון כללי
  • (ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇