真空低溫環(huán)境下紅外籠移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及調(diào)試驗(yàn)證

袁偉峰，李日華，錢(qián)北行

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真空低溫環(huán)境下紅外籠移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及調(diào)試驗(yàn)證

袁偉峰，李日華，錢(qián)北行

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

為在航天器真空熱試驗(yàn)中方便快捷地實(shí)現(xiàn)高、低溫工況的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)了紅外籠移動(dòng)裝置，高溫工況時(shí)，將紅外籠移至航天器加熱面的上方；低溫工況時(shí)，將紅外籠移開(kāi)。文章以紅外籠移動(dòng)裝置的功能、性能需求分析為基礎(chǔ)，確定了移動(dòng)裝置的功能模塊及設(shè)計(jì)要求，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)使得該移動(dòng)裝置能夠克服低溫傳動(dòng)失穩(wěn)或失效問(wèn)題，并滿足真空潤(rùn)滑、電機(jī)熱控等要求，實(shí)際應(yīng)用表明其具備在真空低溫特殊環(huán)境下可靠、安全工作的能力。文章最后根據(jù)裝置的工程應(yīng)用情況給出了后續(xù)改進(jìn)建議。

真空熱試驗(yàn)；紅外籠；移動(dòng)裝置；機(jī)械設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)

0 引言

航天器熱平衡試驗(yàn)過(guò)程中需要模擬航天器接收的空間外熱流。如果模擬熱流與空間實(shí)際值相差較大，會(huì)影響平衡溫度，達(dá)不到熱平衡試驗(yàn)的目的[1]。某些航天器熱試驗(yàn)中，模擬熱流在不同工況下的差異很大，高、低溫工況的熱流密度值可能相差達(dá)到上千W/m2。實(shí)踐表明，將紅外籠從輻射器上方移走，可使試件上的背景熱流較快降低[2]。NASA在Apollo服務(wù)艙熱試驗(yàn)中，為實(shí)現(xiàn)高、低溫工況的快速轉(zhuǎn)換，專門(mén)設(shè)計(jì)了紅外籠提升機(jī)構(gòu)，當(dāng)紅外籠被提升到試件斜上方后，試件表面熱流密度可在約90s內(nèi)從最大的1387W/m2下降到15.8W/m2[3]。

有關(guān)紅外籠移動(dòng)裝置的功能、性能需求，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)報(bào)道中尚未見(jiàn)過(guò)完整、專門(mén)的分析；而沒(méi)有準(zhǔn)確的功能、性能需求定位，則無(wú)法保證移動(dòng)裝置的合理設(shè)計(jì)。本文專門(mén)研究了紅外籠在真空低溫環(huán)境下移動(dòng)的功能、性能需求，并據(jù)此確定了移動(dòng)裝置的功能模塊及能力的設(shè)計(jì)要求，以及各功能模塊及系統(tǒng)調(diào)試驗(yàn)證的方式，最后給出了系統(tǒng)的應(yīng)用情況和后續(xù)改進(jìn)建議。

1 功能、性能需求分析

紅外籠移動(dòng)裝置主體工作在空間環(huán)境模擬器內(nèi)，在進(jìn)行航天器熱試驗(yàn)的高、低溫工況轉(zhuǎn)換時(shí)，可將紅外籠合攏或移開(kāi)至航天器表面的規(guī)定位置處。隨著紅外籠移開(kāi)航天器距離的增加，對(duì)于航天器而言，可視為熱沉與航天器相對(duì)面積的比值（2/1）增大，而由式(1)可知，這將使得航天器與熱沉的凈換熱量n增大，即意味著航天器表面的溫度將降低[4]。

式中：為面積，m2；為發(fā)射率；下標(biāo)1和2分別代表航天器和熱沉；為斯忒藩?玻耳茲曼常量。

紅外籠的基本移動(dòng)方式包括垂直提降、水平移動(dòng)2種，在有限空間的環(huán)境模擬器內(nèi)，一般應(yīng)選擇最利于紅外籠移開(kāi)、實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)移開(kāi)距離的方式。實(shí)際應(yīng)用中可能還面臨其他方向（如傾斜方向）的移動(dòng)需求，可基于2種基本方式變化得到。

紅外籠移動(dòng)裝置的需求主要包括：1）為保證試驗(yàn)效率和節(jié)省試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，移動(dòng)裝置一次安裝后應(yīng)能滿足全部試驗(yàn)工況的熱流模擬，即系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)紅外籠的多次移開(kāi)或合攏，中間不能停止試驗(yàn)；2）為方便各個(gè)工況的熱流模擬參數(shù)施加和數(shù)據(jù)比對(duì)，紅外籠移開(kāi)或合攏后的位置應(yīng)保持一致，即紅外籠移動(dòng)到位的位置應(yīng)準(zhǔn)確，每次合攏（或移開(kāi)）到位的位置誤差應(yīng)小于5mm；3）為最大程度降低背景熱流，應(yīng)能將紅外籠移開(kāi)至最遠(yuǎn)，并有效降低裝置的熱輻射；4）為模擬航天器在軌工況轉(zhuǎn)換的實(shí)際狀態(tài)，要求紅外籠在1～2min或更短的時(shí)間內(nèi)移動(dòng)到位，即移動(dòng)裝置應(yīng)保證一定的移動(dòng)速度。

鑒于上述需求，紅外籠移動(dòng)裝置應(yīng)具有足夠的可靠性和安全性，且至少能夠支持一次完整的大型試驗(yàn)，系統(tǒng)應(yīng)包含動(dòng)力模塊、傳動(dòng)模塊、熱控模塊以及控制模塊，參見(jiàn)圖1?？刂颇K可實(shí)時(shí)監(jiān)控紅外籠移動(dòng)的速度、位置及到位情況，并根據(jù)這些參數(shù)反饋向動(dòng)力模塊發(fā)出指令，由動(dòng)力模塊通過(guò)傳動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)紅外籠移動(dòng)；同時(shí)，控制模塊可根據(jù)熱控模塊的溫度參數(shù)反饋，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)熱控模塊的參數(shù)輸出，將動(dòng)力模塊和傳動(dòng)模塊的溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖1 紅外籠移動(dòng)裝置的功能模塊組成

2 功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 動(dòng)力模塊設(shè)計(jì)

動(dòng)力模塊是為紅外籠提供移動(dòng)動(dòng)力源的電機(jī)裝置，在使用上有其特殊環(huán)境或限制條件：首先，電機(jī)裝置在空間環(huán)境模擬器內(nèi)距離航天器產(chǎn)品較近，安裝空間受限，應(yīng)選用小體積的電機(jī)，這樣便于安裝并可減小對(duì)試件的熱輻射影響。其次，電機(jī)裝置的工作精度應(yīng)滿足紅外籠在反復(fù)移動(dòng)時(shí)準(zhǔn)確到位的要求。此外，在水平移動(dòng)紅外籠時(shí)，為了避免多余物，一般不對(duì)移動(dòng)輪進(jìn)行潤(rùn)滑處理，而由于導(dǎo)軌變形等因素的存在，電機(jī)需要克服的摩擦力較大，可能達(dá)到幾百N；在垂直提升紅外籠時(shí)，需要克服的載荷更大，甚至達(dá)到上千N，這就需要電機(jī)有較大的扭矩輸出。最后，在真空環(huán)境下，運(yùn)動(dòng)物體間的摩擦系數(shù)會(huì)急劇增大，步進(jìn)電機(jī)需要的推動(dòng)力隨之增大，若真空潤(rùn)滑處理不到位，可能導(dǎo)致控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩?zé)o法滿足使用要求，使機(jī)構(gòu)無(wú)法工作。為了保證電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)部件的工作穩(wěn)定，在其內(nèi)部添加了潤(rùn)滑油，一旦密封不好可能導(dǎo)致對(duì)航天器產(chǎn)品的油污染，且在真空環(huán)境下，潤(rùn)滑油還會(huì)在電機(jī)內(nèi)、外壓差的作用下，通過(guò)各種間隙以油蒸氣的方式被抽走[5]，加劇污染，因此，必須對(duì)電機(jī)的潤(rùn)滑方式進(jìn)行改造，將潤(rùn)滑油改為難以揮發(fā)的真空專用潤(rùn)滑脂。

綜上，電機(jī)選型設(shè)計(jì)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)緊湊、大扭矩輸出、高精度、高穩(wěn)定、無(wú)揮發(fā)油物且能有效潤(rùn)滑等要求。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，無(wú)位置積累誤差，通過(guò)特有的開(kāi)環(huán)運(yùn)行機(jī)制即可獲得接近閉環(huán)控制的良好性能，其中的混合式步進(jìn)電機(jī)兼有反應(yīng)式和永磁式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，即體積小、扭矩大。在對(duì)電機(jī)進(jìn)行除油處理和加注真空潤(rùn)滑脂，并采取針對(duì)低溫環(huán)境的熱控措施后，混合式步進(jìn)電機(jī)能夠較好地滿足在空間環(huán)境模擬器內(nèi)使用的要求。

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為[6]

式中：為移動(dòng)機(jī)構(gòu)的牽引力，kN；為移動(dòng)速度，m/min；為電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；為移動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞總效率。

2.2 傳動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)組成及傳動(dòng)方式

傳動(dòng)模塊是為紅外籠傳遞移動(dòng)動(dòng)力源的機(jī)械裝置，一般采取鏈傳動(dòng)或繩傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)由減速器、傳動(dòng)鏈輪（主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪）、傳動(dòng)鏈條及其保護(hù)裝置等組成，見(jiàn)圖2。繩傳動(dòng)則由減速器、卷繩器、鋼絲繩及滑輪組（后者可選）、保護(hù)裝置等組成，見(jiàn)圖3。這2種傳動(dòng)方式可分別應(yīng)用在不同的移動(dòng)場(chǎng)合，在垂直提升紅外籠時(shí)，使用具有足夠強(qiáng)度的鋼絲繩牽拉紅外籠即可；而在水平移動(dòng)紅外籠時(shí)，鏈傳動(dòng)更具優(yōu)勢(shì)——與繩傳動(dòng)相比，它無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸小，所需張緊力小，作用于軸上壓力小。

圖2 鏈傳動(dòng)示意

圖3 鋼絲繩傳動(dòng)示意

2.2.2 傳動(dòng)主要部件設(shè)計(jì)

1）卷繩器

卷繩器一般設(shè)計(jì)為長(zhǎng)滾筒形式，其設(shè)計(jì)參數(shù)包括滾筒直徑和長(zhǎng)度?？上纫罁?jù)紅外籠提升速度和滾筒轉(zhuǎn)速的比值確定滾筒直徑，再依據(jù)滾筒容繩量計(jì)算出滾筒長(zhǎng)度。卷繩器的容繩量一般為傳動(dòng)繩單倍行程變化值的1.1～1.2倍；如果采取了動(dòng)滑輪，則應(yīng)為雙倍行程變化值的1.1～1.2倍。卷繩器可選用鋁材制作以減輕重量，并在其表面設(shè)計(jì)卷繩纏繞用的凹槽以方便收（放）繩。

2）減速器

為了保證紅外籠的移動(dòng)速度和到位精度，需在電機(jī)輸出軸端配置減速器。精密行星伺服減速器是用于專業(yè)數(shù)控工業(yè)設(shè)備的減速器，具有體積小、剛性好、傳遞扭矩大、傳動(dòng)精度高、回差小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中。其同樣適用于紅外籠移動(dòng)裝置，但需要進(jìn)行適應(yīng)真空低溫環(huán)境的處置，包括使用前的除油和真空潤(rùn)滑脂加注，以及使用過(guò)程中的溫度控制。

3）傳動(dòng)鏈輪

鏈輪分為主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪，均選用不銹鋼材料以適應(yīng)低溫環(huán)境。由于鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)特有的正多邊形效應(yīng)，鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、節(jié)距越大、齒數(shù)越少，則傳動(dòng)的動(dòng)載荷就越大，沖擊越強(qiáng)烈，易出現(xiàn)跳齒、脫鏈現(xiàn)象[7]。實(shí)際使用中，為防止脫鏈和運(yùn)動(dòng)沖擊，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)一般采用小節(jié)距的等比傳動(dòng)。從動(dòng)鏈輪滑動(dòng)軸承的軸選用不銹鋼材料，軸套選用黃銅材料，軸套和鏈輪過(guò)盈配合，軸與軸套加工至較高光潔度，軸套內(nèi)表面刻油槽。

4）傳動(dòng)繩（鏈）

傳動(dòng)鋼絲繩一般選用無(wú)油、防扭的不銹鋼材。傳動(dòng)鏈條一般選用無(wú)油不銹鋼滾子鏈條，節(jié)距與鏈輪相匹配。傳動(dòng)繩（鏈）的強(qiáng)度應(yīng)有足夠的安全余量，安全系數(shù)一般不小于5；考慮低溫下的收縮變形，長(zhǎng)度亦應(yīng)有一定的余量，具體可通過(guò)地面調(diào)試確定。由于傳動(dòng)繩（鏈）在低溫環(huán)境下使用，故在地面調(diào)試前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行液氮浸泡試驗(yàn)。

5）保護(hù)裝置

保護(hù)裝置主要有繩傳動(dòng)時(shí)的張緊器（緊繩器）、夾緊器，鏈傳動(dòng)時(shí)的張緊器、防掉器，以及傳遞紅外籠移動(dòng)到位或系統(tǒng)工作故障信號(hào)的行程開(kāi)關(guān)。

張緊器（緊繩器）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為彈簧。在繩傳動(dòng)時(shí)，一旦牽引力有變化，利用張緊器可使鋼絲繩保持一定的張力，以防止卷繩器端因鋼絲繩的松動(dòng)而脫槽；在鏈傳動(dòng)時(shí)，由于鏈條比較接近紅外籠，在高、低溫工況時(shí)，上、下鏈條溫度不均勻且變化，使鏈條長(zhǎng)度發(fā)生變化，利用張緊器可使鏈條保持與地面調(diào)試時(shí)同樣的張緊狀態(tài)。如圖4所示，鏈輪傳動(dòng)張緊器采用彈簧螺桿式張緊裝置，其中的彈簧位于張緊器底座與螺桿之間，從動(dòng)輪依靠彈簧提供的張緊力。在對(duì)從動(dòng)輪的位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)，使張緊器承受一定程度的預(yù)緊力，只需要擰動(dòng)螺桿，調(diào)整彈簧的壓縮量就能帶動(dòng)從動(dòng)輪前進(jìn)/后退，達(dá)到對(duì)張緊力的調(diào)節(jié)。夾緊器選用與鋼絲繩直徑匹配的不銹鋼夾緊器，為了確保安全，一般要求每個(gè)固定端并排設(shè)置2個(gè)夾緊器。鏈條防掉器是用來(lái)防止鏈條掉落在航天器表面的，它有2種方式：一種是防掉套，當(dāng)鏈條一旦在運(yùn)行過(guò)程中意外脫開(kāi)鏈輪時(shí)起承接作用；另一種是防斷螺釘，其用處在于當(dāng)鏈條意外斷開(kāi)時(shí)，安裝于從動(dòng)鏈輪上的張緊器因卸載而彈簧收縮，從動(dòng)鏈輪及其鏈條迅速后退并頂入后方的防斷螺釘，將鏈條牢牢卡住（參見(jiàn)圖2）。

圖4 張緊器布局

行程開(kāi)關(guān)應(yīng)選用能耐受真空低溫環(huán)境的開(kāi)關(guān)器件，并在使用前對(duì)開(kāi)關(guān)內(nèi)部進(jìn)行去油等清潔處理；同時(shí)，為防止開(kāi)關(guān)在低溫下凍結(jié)，在正式使用前還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行液氮浸泡考核。由于行程開(kāi)關(guān)提供的信號(hào)直接影響系統(tǒng)的狀態(tài)，為可靠起見(jiàn)，應(yīng)冗余布置，防止單點(diǎn)失效。

2.3 熱控模塊設(shè)計(jì)

電機(jī)、減速器面對(duì)的工作環(huán)境溫度為100K左右，已經(jīng)超過(guò)了其常規(guī)工作溫度范圍，因此，需采取熱控措施來(lái)保證其正常工作。可設(shè)計(jì)一個(gè)大小適宜的鋁合金控溫罩及其熱控裝置（見(jiàn)圖5），將電機(jī)、減速器等罩入其中，再通過(guò)空間環(huán)境模擬器外的溫控儀將控溫罩內(nèi)的溫度控制在-5～15℃范圍內(nèi)，以保證電機(jī)、減速器的正常工作?？販卣謨?nèi)表面涂覆高發(fā)射率（紅外發(fā)射率＞0.85）黑漆，以加強(qiáng)控溫罩和電機(jī)等的熱輻射交換；在控溫罩外表面粘貼足夠功率的薄膜加熱片和溫度傳感器，并包覆熱控多層。熱控多層的規(guī)格和包覆面積、加熱片的功率規(guī)格則依據(jù)控溫罩的熱負(fù)荷確定。在計(jì)算控溫罩熱負(fù)荷時(shí)，還應(yīng)考慮電機(jī)工作產(chǎn)生的廢熱；在真空環(huán)境下，電機(jī)廢熱應(yīng)注意及時(shí)釋放，以免電機(jī)溫度過(guò)高影響正常工作。

圖5 熱控裝置布局

2.4 控制模塊設(shè)計(jì)

控制模塊分成2大部分（見(jiàn)圖6），一是通過(guò)溫控儀實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)、減速器的溫度控制；二是通過(guò)PLC給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令脈沖從而控制電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)裝置工作。

圖6 控制系統(tǒng)組成

控制裝置界面見(jiàn)圖7，有手動(dòng)和自動(dòng)2種控制方式，其中手動(dòng)控制方式設(shè)有“進(jìn)入”和“退出”2個(gè)按鈕，分別控制紅外籠合攏和移開(kāi)，按鈕按下時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，按鈕抬起時(shí)電機(jī)停止。自動(dòng)控制方式與手動(dòng)控制方式共用“進(jìn)入”和“退出”按鈕，按鈕按下時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)按要求運(yùn)行到位。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行到位的信號(hào)是分別由“進(jìn)入到位”“退出到位”和“鏈條故障”（或“繩松”）3個(gè)行程開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合來(lái)發(fā)出的?！斑M(jìn)入到位”“退出到位”行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)時(shí)，電機(jī)按設(shè)定的斜率減速至停止。“鏈條故障”（或“繩松”）行程開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電機(jī)立即停止。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)和布線工藝設(shè)計(jì)，須同時(shí)考慮EMC問(wèn)題。電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制和加熱回路共用1條電纜，各回路之間不得相互干擾。

圖7 控制裝置界面

3 調(diào)試方式

裝置總成以后，需進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。調(diào)試方式包括常溫調(diào)試和真空低溫調(diào)試。實(shí)踐表明，常溫調(diào)試可作為主要手段，真空低溫調(diào)試則應(yīng)視裝置的設(shè)計(jì)成熟度和常溫調(diào)試情況選擇進(jìn)行。

調(diào)試目的包括：1）考核傳動(dòng)模塊工作的平穩(wěn)性；2）考核紅外籠在相應(yīng)移動(dòng)速度下的到位準(zhǔn)確性；3）考核電機(jī)、溫控裝置、控制模塊和保護(hù)裝置的工作狀態(tài)；4）確定各模塊部件的安裝參數(shù)，包括電機(jī)安裝位置、鏈輪安裝位置、鋼絲繩（鏈條）工作長(zhǎng)度及行程開(kāi)關(guān)位置。

調(diào)試工況應(yīng)覆蓋全部使用工況和各種故障模式（傳動(dòng)卡滯、失穩(wěn)、紅外籠不能準(zhǔn)確入位等）工況，對(duì)于垂直提升方式，還要充分考核裝置的懸掛性能。

4 裝置應(yīng)用情況

紅外籠移動(dòng)裝置已在“嫦娥三號(hào)”著陸器初樣、正樣熱試驗(yàn)中進(jìn)行了應(yīng)用，其工作情況詳見(jiàn)表1。試驗(yàn)期間，電機(jī)和減速器均持續(xù)工作在適宜的溫度范圍內(nèi)，保持了良好的工作性能，傳動(dòng)模塊未出現(xiàn)卡滯、大幅晃動(dòng)、脫繩（鏈）等故障情況，實(shí)現(xiàn)了紅外籠移動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)；控制系統(tǒng)以自動(dòng)和手動(dòng)2種模式互相配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅外籠移動(dòng)狀態(tài)的有效監(jiān)控，滿足了紅外籠的典型移動(dòng)需求。

表1 紅外籠移動(dòng)裝置工作情況

5 結(jié)束語(yǔ)

從目前的應(yīng)用情況來(lái)看，紅外籠移動(dòng)裝置已較好地解決了航天器外熱流模擬時(shí)高、低溫工況難以兼顧的問(wèn)題，在服務(wù)于深空探測(cè)類等空間熱流變化明顯的航天器熱試驗(yàn)時(shí)，發(fā)揮了重要作用，體現(xiàn)了其工程應(yīng)用價(jià)值。

整個(gè)裝置雖然并不復(fù)雜，但由于是在嚴(yán)酷的真空低溫環(huán)境下工作，所以，設(shè)計(jì)面臨著特殊條件，如運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑、安裝空間、結(jié)構(gòu)低溫變形或部件低溫失效、距離航天器表面較近等實(shí)際限制，需要開(kāi)展詳細(xì)的可靠性、安全性設(shè)計(jì)和充分的調(diào)試驗(yàn)證，在確保裝置足夠可靠、安全后再正式服務(wù)于型號(hào)試驗(yàn)。

本文所設(shè)計(jì)的裝置提供了水平移動(dòng)和垂直提升2種移動(dòng)模式，在實(shí)際使用中，還會(huì)面臨紅外籠斜向移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)等應(yīng)用需求，可根據(jù)實(shí)際需求在本文中鋼絲繩或鏈條這2種傳動(dòng)方式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)，特別是鋼絲繩傳動(dòng)方式，能更好地適用于后續(xù)新增的使用模式，可重點(diǎn)開(kāi)展研究。

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（編輯：張艷艷）

Design and validation of an infrared heating cage translator used in the simulated space cryogenic vacuum environment

YUAN Weifeng, LI Rihua, QIAN Beixing

(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China)

The infrared heating cage translator is designed for the high or low heat flux simulation in the spacecraft thermal vacuum test. With it, the infrared cage can be moved to the top of the heating surface of the spacecraft under high heat flux conditions, or removed under low flux conditions. This paper, based on the analysis of the requirement of the system functions and properties, describes the functional blocks and the design requirements of the translator of the infrared heating cage. The translation device of the infrared heating cage, by a special design, works well without the risks of losing stability or failing in the cryogenic environment, or leading to poor lubrication under vacuum, or overheating of the electric motor. In practical applications, this system is shown to enjoy enough safety and reliability in the simulated space environment.. Some suggestions for improvement in further applications are presented lastly.

thermal vacuum test; infrared heating cage; translator; mechanical design; control system

V416.5

B

1673-1379(2018)02-0184-06

10.3969/j.issn.1673-1379.2018.02.014

袁偉峰（1975—），男，碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楹教炱骺傃b與環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)。E-mail: 13391751092@189.cn。

2017-11-15；

2018-03-26

YUAN W F, LI R H, QIAN B X. Design and validation of an infrared heating cage translator used in the simulated space cryogenic vacuum environment[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2018, 35(2): 184-189