航天器磁力矩器在高低溫環境下工作性能變化

耿曉磊，肖 琦，易 忠,2，孟立飛，張文彬，張艷景，李 娜，王 琪

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航天器磁力矩器在高低溫環境下工作性能變化

耿曉磊1，肖 琦1，易 忠1,2，孟立飛1，張文彬1，張艷景1，李 娜1，王 琪1

（1. 北京衛星環境工程研究所；2. 北京衛星環境工程研究所 可靠性與環境工程技術重點實驗室：北京 100094）

文章通過熱梯度試驗、冷熱循環試驗和老煉試驗模擬航天器磁力矩器所經歷的空間溫度環境，并采用磁力矩器工作性能監測系統實時測量磁力矩器的工作磁矩和繞線電阻。通過對測試結果的分析發現，不同的溫度環境、冷熱循環時間和循環次數均會對磁力矩器的工作性能產生影響；且磁力矩器采用的磁心棒材料不同，空間溫度環境對磁力矩器工作性能的影響不同。

溫度；磁力矩器；磁矩；繞線電阻

0 引言

磁力矩器是航天器制導、導航和控制分系統的執行部件[1]，它通過自身的磁矩和環境磁場相互作用產生力矩[2]，適用于對航天器進行姿態控制和角動量控制，以及減少環境力矩引起的姿態漂移[3]。一旦磁力矩器由于工作環境惡劣而發生故障，將直接威脅衛星的壽命及可靠性[4-5]。因此必須通過空間環境模擬試驗來評估環境變化對磁力矩器性能的影響。

本文采用地面模擬試驗模擬空間溫度環境變化特點，包括熱梯度試驗、熱循環試驗及老煉試驗，并采用磁力矩器工作性能監測系統，實時監測磁

力矩器在不同溫度、冷熱循環及老煉條件下的工作磁矩及繞線電阻。通過試驗數據分析，研究空間溫度環境對磁力矩器工作性能變化的影響大小和影響規律，以利提高型號應用的可靠性。

1 試驗樣品及方法

試驗樣品分別為GMAT-100和GMAT-400型磁力矩器，GMAT-100型磁力矩器的磁心棒材料為Fe-Ni合金，GMAT-400型磁力矩器的磁心棒材料為Fe-Al合金。2根磁力矩器同時進行熱梯度、熱循環以及老煉試驗。試驗設備采用北京衛星環境工程研究所的常壓熱試驗設備，該設備能提供-50～100℃范圍的溫度環境。

采用北京衛星環境工程研究所研制的磁力矩器工作性能監測系統，建立磁力矩器的磁矩與通過測試線圈的磁通之間的對應關系數據庫，根據測得的測試線圈內的磁通值可間接得到磁力矩器的磁矩值，從而實現磁力矩器在高低溫變化環境下的磁矩實時測試[6]。電阻測試方法為伏安法[7]。試驗時，2根磁力矩器分時進行測試，通過對單根磁力矩器加電、斷電測量其磁通變化，不受其他磁力矩器的影響。測量用傳感器的工作原理是：磁力矩器加電時，磁通發生變化，變化的磁通在傳感器接線端兩端產生感應電動勢，根據法拉第電磁感應定律[8]，感應電動勢的大小與磁通變化成正比，與溫度環境無關。

磁力矩器工作性能監測系統的技術指標見表1。