Reaksiyon tekerlekleri, uzayın iki tane tepkisini kaybetmesi gibi bir görev veya son derece basit geçiş koşullarında görülen bir deney aracının, her reaksiyonun başlamasından sonra, her reaksiyon tekerleğinin tükenen bir çevresel testin başarısızlığını mümkün kılar.Bu protokollerin birkaç yüksek profilli durumda görüldüğü gibi, Kepler uzay teleskopunun ikisini kaybetmesi gibi durumlarda, her türlü tepkinin uzun süre boyunca performans tespit etmesi gerekir.

Uzay Çevresini Simulating Necessity of Simulating the Space Environment

yörünge için gelen bir reaksiyon tekerleği, yükleri başlatmalıdır, sonra zor vakumda yıllarca çalışır, yoğun sıcaklık hızları altında ve radyasyonun banyolarında.Bu faktörlerden herhangi biri tek başına bir uzay aracına entegre edilebilir, milyarlarca tasarruf eder ve bu tutum kontrol sistemini tek başına yapabilmeli, gerekli marjlarda performans kontrol eder.

Kapsamlı test aynı zamanda sözleşmeli ve düzenleyici gereklilikleri de yerine getiriyor. NASA ve ESA görevlerinde, tepki tekerlekleri NASA-STD-7001 (Payload CR for ISS) ve ECSS-E-ST-10-03C (Testing) gibi özel çevresel test standartlarını karşılayan bir ön şart.

Core Environmental Test Protokolleri

Bir reaksiyon tekerleği için çevresel test kampanyası genellikle en agresif yüklerle başlayan mantıksal bir dizi takip eder (vibrasyon ve şok) ve mimik on-veyabit koşullardan gelen uzun vadeli maruziyetlere ilerlemektedir. Aşağıdaki protokollerin minimum düzeydeki nitelik olarak kabul edilir, ancak özel görevler benzersiz şartlara dayanan testler ekleyebilir veya değiştirebilir.

Termal Vakum Testi

Termal vakum (TVAC) testi, reaksiyon tekerleğinin temel taşıdır. Tekerlek, 1 ×10 ) altında bir basınçtan tahliye edilir.) Torr (ortak Dünya yörüngesi için) sıcaklık aşırı sıcak ve soğuk sınırlar arasında döngülenirken, genellikle -40 °C +85 °C - yörüngeye ve uzay aracı termal tasarıma bağlı olarak.

  • [FONT:0] ⁇ kararlılık doğrulama:[Dönetici: 0,4] Tekerlek tüm sıcaklık aralığında mekanik hizasını ve tork performansını korumak zorundadır. rotor, yataklar ve konutlar arasındaki ısı genişletme yanlış uyumları, güç çekmeleri ve erken aşınmasına yol açabilir.
  • [FONT:0]Outgassing değerlendirme: [Dönetici: [Dönetici] Vakumda, malzemeler kapanmış gazlar ve uçucular. Bunlar hassas optik veya güneş panelleri üzerinde yoğunlaşabilir; ASTM E595 için% 0.1.
  • [FONT:0]Cold start and hot soak performans:) Tekerlek, soğuk bir durumda hız kullanmaya başlama ve sürekli olarak sıcak platolarda veya yatak taşıma olmadan saatlerce çalışma yeteneği göstermelidir.
  • [FONT:0]Vacuum yağ dayanıklılık: Lubricants, taşımalarda ve dişlilerde kullanılan yağlar veya katı filmler - MoS2 gibi özel yağlar veya katı filmler - yüklenme veya buharlı testler yağ kaybı ortaya çıkarır ve tork marjları çok hızlı bir şekilde yeniden tasarlayabilir.

TVAC testi genellikle birden fazla sıcaklık platolarında yapılır, termal dengeye ulaşmak için yeterince uzun süre kalır. Tam bir yeterlilik testi birkaç gün veya hafta boyunca 10 veya daha fazla termal döngüler yayılabilir. Tekerlek termo çiftleri, hızları ve gerçek tork sürekli olarak kaydedilir.

Titreşim ve Şok Test

Başlangıç, bir reaksiyon tekerleğinin deneyimleyeceği en mekanik şiddet verici olaydır. Titreşim testleri düşük frekanslı vibrasyonları ve yüksek frekanslı rastgele titreşimleri roket motorları, aşama ayırımları ve aerodinamik büfeler tarafından üretilen reaksiyon tekerleği, üç ana eksen boyunca yüklere monte edilir ve genellikle başlangıçta fırlatma aracı kullanıcının kılavuzları tarafından belirtilen seviyelere (örneğin, Ariane 5/6, Falcon 9, Atlas V).

  • [FONT:0]Sin süpürücü:[Dönder:[Dönder:) Yavaş frekans süpürücük (e.g., 5–100 Hz) yapısal rezonansları tanımlamak için orta düzeyde amplitüdler.
  • [FONT=0)Random titreşimi:[Dönetici:[Dönetici:0) Broadband excitation (tiply 20-2000 Hz) başlangıç ortamına işaret eden bir güçle, yüzeysel başarısızlık olmadan hayatta kalmamalıdır.
  • [FONT:0]Shock testi:[Dönetici: 0,4] Pyrotechnic şoklar sahne ayrılıklarından veya adil salıvermeden binlerce g'ye yüksek frekanslarda ulaşabilir. Şok resonant plaka fikstür veya gaz silahlarını kullanarak simülasyonlanır.

Test genellikle giriş seviyelerinin aşırı testten kaçınmak için tekerlek rezonans frekanslarında azaltıldığı bir “notching” prosedürü içerir. Kabul kriteri genellikle elektrik performansında sıfır kalıcı bir değişiklik değildir, görünür hasar ve tork dalgalanmaları içinde.

Radyasyon Testi

Uzay radyasyonu, tekerlek elektronik ve malzemeleri reaksiyon için kalıcı bir tehdit oluşturur. Toplam iyonize doz (TID) ve tek-event etkiler (SEE) tekerlek kontrol elektronik, sensörler (örneğin, Hall etkisi veya çözümleyici), ve motor sürücüleri için değerlendirilmeli.

  • [0]Toplam doz testi:[Dönetici:[Dönetici:0))))))))))))))))))Yüksek doz testi:[Dönemli bir yörünge için (Si) anahtar parametreler - başlangıç gerilimleri, kazanç, mevcut tedarik - önceden gözlemlenir ve belirtilen sınırlar içinde kalmasını sağlamak için geçici olarak kalır.
  • [FONT:0)Displacement hasar testi:) Energetic protonlar ve nötronlar yarı iletkenlerin kristal yapısını bozabilir, manyetik sensörleri ve Hall cihazları etkiler. uygun enerjilerde bir proton kirişi ile test etmek yarı iletken pozisyon sensörleri kullanarak gereklidir.
  • [FONT:0) Tek olay etkileri: [Dönetici: [Dönetici] Ağır iyon testi, doğrusal enerji transferini (C) tek yol algılaması için eşiği belirlemek için yapılır. (SEUs) dijital elektronikte en reaksiyon kontrolleri yapılırken, kumandanları radyasyona karşı korumalı parçalarla tasarlanmıştır, komut bölme mantığı, istenmeyen hız değişikliklerine yol açabilir.

Radyasyon testleri genellikle sinerjik etkileri değerlendirmek için termal bisikletle birleştirilmiştir -radasyon-indüklü bozulma yüksek sıcaklıklarda hızlandırılabilir. Sonuçlar tekerlekin güvenilirliği modeline beslenir ve ek koruyucu veya bileşen deme gerekli olup olmadığını belirler.

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) Test

Reaksiyon tekerlekleri yüksek hızlı motorlar, güç malzemeleri ve dijital kontrol elektroniklerini monte edebilir ve elektromanyetik gürültüyü tersine çevirir. Conversely, tekerlek diğer uzay uzay uzayları alt sistemlerden dış müdahaleye bağışıklık olmalıdır. EMC testleri MIL-STD-461 veya ECSS-E-ST-20-07C gibi standartları takip eder:

  • [FONT:0]Radiated Emisyonlar: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] Tekerlek çeşitli hızlarda ve yüklerde çalışır, 30 Hz'dan 18 GHz'ye kadar elektrik ve manyetik alan emisyonlarını ölçer. Limitler hassas alıcılarla müdahaleyi önlemek için belirlenir (örneğin, GPS, telemetri, bilim aletleri).
  • [FONT:0)Kondüklenmiş emisyonlar: [Dönetici: 0,4][/FONT=0) Güç giriş hatlarında gürültü frekans aralığı üzerinde ölçülmektedir (tipik olarak 30 Hz ila 10 MHz). Aşırı dalgalar uzay aracı otobüslerini bozabilir.
  • [FONT:0]Radiated susceptability:), tekerlek uzay aracının vericilerinden veya antenlerden beklenen seviyelere kadar dış elektromanyetik alanlara maruz kalıyor.
  • [FONT:0]İstelenmiş susceptability: Ripple gerilimleri ve geçiciler, bu gürültüyü simüle etmek için güç hatlarına enjekte edilir.

EMC testi özellikle tepki tekerlekleri için kritiktir, çünkü motor tarafından üretilen manyetik alanlar, doğruyu etkileyen sinir torkları üretmek için Dünya manyetik alanı ile etkileşime girebilir. Bazı tekerlekler bu tasarımları azaltmak için manyetik kalkanlama veya tazminat algoritmaları kullanır ve EMC testleri bu tür tasarımların etkinliğini doğrulayabilir.

Ek Özel Testler

Temel protokollerin ötesinde, reaksiyon tekerlekleri genellikle belirli görev ortamlarına uygun olarak eksel testler geçiriyor:

  • [FONT=0)Mikrovibrasyon testi:[Dönetici: [Dönetici: Dünya gözlemleri veya uzay teleskopları gibi yüksek güvenilirlik platformları için, reaksiyon tekerleğinin mikrovibrasyon imzası (parlama hızlarının harmonikleri ve torklar) karakterize edilmelidir. Tekerlek mikrogravity sistemi üzerindedir (örneğin, hava taşıma sistemleri veya Kmesaj gücü plakaları) ve tüm hızlarda çalışır.
  • [FONT:0)Yaşam testleri: [Dönetici: 0,4] Ayık yaşam için limitli faktör genellikle hız ve sıcaklıklarda tekerleği binlerce saat boyunca çalıştırıyor, periyodik performans kontrol noktaları ile sonuçlar ekstrapoled edilir.
  • [FONT:0]Masss Özellikleri ölçümü:[Döntgen: 1) Tekerleknin yerçekimi merkezi, inertia'nın başlıca anları ve uzaysal dinamik denge, uzaysal dinamik modeller için gereksinimleri karşılamalarını sağlamak için ölçülmektedir.
  • [FONT:0)Proof baskı testi:[Dönetici:[Dönetici] Eğer tekerlek herhangi bir baskılanmış bileşeni içeriyorsa (örneğin, yağ rezervuarları veya baraj odaları), yapısal bütünlüğü doğrulamak için en yüksek beklenen çalışma basıncı test edilir.

Test Standartları ve Prosedürleri

Tepki tekerleklerinin çevresel testleri uluslararası ve ajansa özel standartların hiyerarşisi tarafından yönetilir.En yaygın referanslar şunlardır:

  • [FONT-E-ST-10-03C: Test: [Dönetici Standartizasyon için Avrupa İşbirliği tarafından kullanılan Avrupa Standartlaştırma, bu standart test seviyelerini, marjları ve uzay aracı ekipmanı için kabul kriterlerini tanımlar.
  • [FONTD:0]NASA GEVS (Genel Çevre Doğrulama Standardı – GSFC-STD-7000): [DFLT:1), NASA Goddard Space Flight Center for Earth Science tasks. GEVS, belirli titreşim profilleri, termal bisiklet gereksinimleri ve radyasyon test prosedürleri sağlar.
  • [FONT ve çevresel test için askeri standartlar sırasıyla, özellikle de, mevcut testlere sahip tedarikçilerle sözleşme yaparken, genellikle miras programları için referanslandırılmıyorlar.
  • [[Dönetici:0)AIAA S-112-1998 (Space Systems – Reaction Wheel Mekanik Özellikleri:), tekerlek kütle özellikleri, denge ve önceden yük taşıyan özel bir standart.

Her standart test seviyelerini, süresi ve marj yaklaşımlarını reçete eder. Örneğin, ECSS bu kabul testi gerektirir (her uçuş ünitesi) nitelik testinden daha düşük seviyelerde yapılır (ilk makale). Yeterlilik testi seviyeleri genellikle tahmini ortamın üzerinde tahmin edilen 3-6 dB marj içerir. Test prosedürü belgesi, dizi, ölçüm noktaları, başarı kriteri ve anomaliler için tebrikler için tebrik gerekir.

Data Analysis and Kazanılan Process

Çevresel test, reaksiyon tekerleğinin geçiş veya başarısız olup olmadığını belirlemek için analiz edilmesi gereken voluminous verileri üretir: Anahtar metrikler şunları içerir:

  • [FONT=0)Torque lineity ve ripple:[Dönder:[Dönderlik): Hız aralığındaki gerçek tork vs. karşılaştırılabilir. Anomalous ripple hasar veya kontrolsüzlük gösterebilir.
  • [FONT=0) Hız istikrarı ve gürültü:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir set noktası tutmak için sipariş edilen tekerlek hızı sabit olmalıdır.
  • [FONT:0)Power tüketimi: [Dönemli veya vakum testleri sırasında artan güç, aşırı yükleme veya motor verimsizliği işaret edebilir.
  • [FONT:0]Telemetri anomaly loglar: Encoder okuma, sıcaklık sensörü aksanları veya motor akım geçicileri dikkatlice incelenir.
  • [FONT:0)Post-test fiziksel denetim:[Dönetici:[Dönetici:0) Tekerlek (veya trol ile denetim edilir) giyilir, renkli, gevşek parçacıklar veya yağlanma göçü.

Dereceleme süreci resmi bir incelemede ortaya çıkıyor. Tekerlek hiçbir anomali ile tüm testleri geçerse, yeterlilik onayı alır.Eğer küçük sapmalar gerçekleşir - performans etkilemez geçici bir sıcaklık okuması gibi - bir kök neden soruşturma, tasarım değişiklikleri ve değiştirilmiş ünitesin tekrar test edilmesi.

Meydanlar ve Gelişen Test Yaklaşımları

Reaksiyon tekerlekleri yüksek hızlara ( 6000 RPM veya daha küçük uydular için daha fazla) ve daha uzun ömürler (15-20 yıl geostationary uydular için), geleneksel test protokolleri yeni zorluklarla karşı karşıya:

  • [FONT:0)Representative vakum simülasyonu:[Dönetici:0)[Dönetici:0))Representative vakum simülasyonu:[Dön uzayda gerçek gazlar ve yağlayıcı davranışları taklit etmek için gerekli olan 10 oda sadece 10 |D Torr aralığı, hangi yağ kaybı hafife alabilir.
  • [FONT:0)Accelerated life testing korelasyon:) Yüksek hızlı, yüksek sıcaklık testlerinden on yıllık bir görev için, doğrulanmış modeller gerektirir. Disiplinler aslında yörüngede elde edilenden daha uzun bir süre boyunca yapılan testlerin gerçekleştiği yerde meydana geldi.
  • [FONT:0) Integrated uzay seviyesindeki test:) Bazen reaksiyon tekerlekleri iyi bireysel olarak performans gösterir ancak uzay aracı otobüslerinde birlikte çalışırken sorunlara neden olur. Çift yük analizi ve sistem düzeyinde jitter testleri daha yaygın hale gelir, ancak pahalı ve zaman alıcı olurlar.
  • [FONT:0)Eksitif üretim ve yeni malzemeler: 3D baskılı konutlar ve gelişmiş kompozitler tepki tekerlek tasarımlarına giriyor. Sıcaklık ve radyasyon ortamları altında davranışları daha az iyi anlaşılmış, ekstra karakterizasyon ve muhtemelen yeni testler (örneğin, vibrasyondan sonra iç kusurları için CT tarama).

Bu zorluklara ulaşmak için, endüstri daha fazla veri odaklı yaklaşımlara doğru ilerliyor. Dijital tepki tekerlekleri, test verileri ve fizik tabanlı modeller tarafından inşa edilen, fiziksel prototiplerden daha geniş bir yelpazede sanal testlerin kapağını kullanarak makine öğrenme algoritmaları test etmek için uygulanan test hataları, geleneksel eş tabanlı alarmlardan daha erken tespit edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Rejim tekerlekleri için çevresel test protokolleri uzayın soğuk vakum ve radyasyonuna başlamaktan itibaren, her koşul, ECSS ve GEVS gibi standartları ve tutarlılığı garanti altına alır.

Yalnızca başarıyı garanti edemez, ancak kabul edilebilir bir seviyeye risk azaltır.Reksiyon tekerlekleri bu protokollerin ihtiyaçlarını karşılamak için geliştikçe, derin uzay Explorers ve yükseklenebilirlik Dünya gözlemcileri, test protokolleri olgunluğa devam edecektir. Yeni malzemeler, daha yüksek hızlar ve daha uzun ömürler, daha sofistike simülasyonlar ve daha iyi korelasyon modelleri talep edecektir.

[0]Daha fazla okuma için:[Dönem:[Dönem:0)

  • [FONTA GEVS (GSFC-STD-7000) - Genel Çevre Doğrulama Standardı[DFLT:1).
  • [FONT-E-ST-10-03C] [Dönetici Standartları
  • [0]AIAA S-112-1998 - Reaksiyon Wheel Mekanik Özellikleri).