合作案例丨全自由度空间飞行器地面微低重力模拟试验系统

案例简介

痛点问题

随着大型复杂航天器和挠性空间结构的不断发展，空间飞行器地面高精度微低重力装备和试验的需求愈加增多。目前，国内外在地面进行空间环境微低重力模拟采用的方法多为五自由度模拟，即两个平动自由度和三个转动自由度。垂直方向上的运动自由度零重力模拟一直难以实现，极大地影响了空间飞行器地面试验的天地等效一致性。

解决方案

全自由度空间飞行器地面微低重力模拟试验系统是基于传统的五自由度试验系统，针对竖直方向运动自由度，设计开发主被动结合的竖向微低重力补偿机构，实现高精度、高保真的全自由度地面微低重力模拟试验。系统内气浮平板可以实现两个水平方向以及偏航方向运动自由度，气浮球可以实现俯仰、滚转、偏航三个方向的运动自由度，弹簧式恒力机构可以被动地实现竖直方向上的运动自由度，基于人工智能算法的高精度主动补偿系统可以进一步消除摩擦力和惯性力，提高系统精度。

案例亮点/优势

本系统首次实现竖直方向上运动自由度，做到全自由度的地面微低重力模拟。针对空间飞行器，全自由度的地面微低重力试验可以全方位反映其在太空环境下的动力学特性，具有更高的天地等效一致性。

本系统质量、惯量可调节，经过简易改造，即可针对不同的空间飞行器进行试验，系统的通用性强。

本系统包含冷喷气系统，可以模拟空间飞行器的动力系统，同时也配有位姿测量系统和控制系统，无需额外设备即可在地面进行空间飞行器控制算法验证。

目前，团队针对航天单位某任务，设计、制造了全自由度空间飞行器地面微低重力模拟试验系统，圆满完成了其地面微低重力试验任务，在真实场景中验证了系统可靠性。

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