一種geo衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法，設(shè)計了單塊多層隔熱組件上多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的判定準(zhǔn)則，設(shè)計了包括多層隔熱組件接地裝置、接地脊線和○型端子的GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，設(shè)計了指導(dǎo)多層隔熱組件接地實施的安裝方法、測試判據(jù)。利用本發(fā)明提出的一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法，在滿足GEO衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間表面充電電位控制要求的前提下，能有效克服從多層隔熱組件上引出的接地線很多，而有限的衛(wèi)星表面接地點不能滿足多層隔熱組件接地線搭接需求的矛盾，能有效降低GEO衛(wèi)星表面充電、放電風(fēng)險，極大地減少由表面充放電效應(yīng)導(dǎo)致的GEO衛(wèi)星在軌異常。
【專利說明】
一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法，屬于衛(wèi)星空間環(huán)境 效應(yīng)防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] GE0衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，將遭遇復(fù)雜的空間環(huán)境，其中包括表面帶電環(huán)境。處于GE0 高度的衛(wèi)星會受到空間高能電子和質(zhì)子的撞擊，這些帶電粒子來自地球黑暗面的太陽風(fēng)產(chǎn) 生的空間等離子體。這類電子和質(zhì)子能是GE0衛(wèi)星產(chǎn)生表面帶電效應(yīng)，其充電電位可以達(dá)到 10000V~20000V，當(dāng)衛(wèi)星不同部位產(chǎn)生的充電電位存在一定電勢差且超過一定閾值時，將 會發(fā)生表面靜電放電。國外測量結(jié)果表明，表面靜電放電的峰值電流高達(dá)1000A，相應(yīng)的放 電電場可達(dá)l〇〇〇V/m或更高。
[0003] 國內(nèi)外航天工程實踐表明，衛(wèi)星在軌故障約有70%與空間環(huán)境有關(guān)，其中約30% 是帶電環(huán)境引起的故障。為了防止空間等離子中的帶電粒子在衛(wèi)星外部多層隔熱組件表面 積累，形成不等量充電（也稱為差分充電），進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生衛(wèi)星表面靜電放電。通過對多層隔 熱組件進(jìn)行合理接地，使得衛(wèi)星表面積累的靜電電荷得以通過低阻抗通道泄放到衛(wèi)星結(jié)構(gòu) 接地系統(tǒng)，降低衛(wèi)星表面充電電位，進(jìn)而降低發(fā)生表面靜電放電的風(fēng)險，從而減少衛(wèi)星在軌 異常的發(fā)生。
[0004] 為了確保衛(wèi)星在軌運(yùn)行時多層隔熱組件的接地狀態(tài)符合表面充電電位控制要求， 必須在衛(wèi)星研制過程中加強(qiáng)多層隔熱組件接地控制，包括合理設(shè)計多層隔熱組件上安裝的 多層隔熱組件接地裝置數(shù)量、多層隔熱組件接地裝置安裝位置、接地線與衛(wèi)星表面接地點 的搭接以及量化控制指標(biāo)等。
[0005] 現(xiàn)有GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件上安裝的多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的設(shè)定主要 考慮距離（即每塊多層隔熱組件上任意一點到該組件上與之最近的多層隔熱組件接地裝置 之間的距離）。與國外同類衛(wèi)星相比，國內(nèi)GE0衛(wèi)星多層隔熱組件上安裝的多層隔熱組件接 地裝置數(shù)量偏少，且沒有考慮多層隔熱組件面積大小對多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的影 響，導(dǎo)致在某些情況無法滿足GE0衛(wèi)星表面電位控制要求。從前期統(tǒng)計結(jié)果來看，國內(nèi)GE0衛(wèi) 星在軌運(yùn)行期間，發(fā)生了大量與衛(wèi)星靜電放電相關(guān)的異常。
[0006] 現(xiàn)有GE0衛(wèi)星所采取的外部多層隔熱組件接地方式為直接接地（即直接用接地線 將多層隔熱組件上的多層隔熱組件接地裝置與衛(wèi)星表面接地點搭接起來），通常從多層隔 熱組件上引出的接地線很多，而衛(wèi)星表面的接地點數(shù)量很少，導(dǎo)致在同一個衛(wèi)星表面接地 點上搭接了過多的?型端子或者部分接地線根本就沒有搭接，給GE0衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間埋 下了由表面充放電效應(yīng)導(dǎo)致異常的風(fēng)險，這已經(jīng)被多顆GE0衛(wèi)星在軌異常統(tǒng)計數(shù)據(jù)所證明。
[0007] 現(xiàn)有GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地實施過程中，由于安裝方法不正確，容易導(dǎo)致 多層隔熱組件受損，進(jìn)而影響多層隔熱組件的熱控性能；由于測試判據(jù)不明確，容易導(dǎo)致多 層隔熱組件接地不符合靜電電荷低阻泄放通道要求，無法發(fā)揮接地系統(tǒng)控制表面充電電位 的作用。
[0008] 實踐表明，現(xiàn)有的GEO多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法不能完全衛(wèi)星滿足表面充電 電位控制要求。當(dāng)從多層隔熱組件上引出的接地線數(shù)量較多且較為集中，而衛(wèi)星表面接地 點數(shù)量較少時，現(xiàn)有接地系統(tǒng)及方法的弊端顯得更為突出，無法滿足GE0衛(wèi)星對長壽命、高 可靠的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題為:克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組 件接地系統(tǒng)及方法，滿足GE0衛(wèi)星對長壽命、高可靠的要求，衛(wèi)星表面帶電產(chǎn)生靜電放電導(dǎo) 致的在軌異常明顯降低。
[0010]本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法，包 括:多層隔熱組件接地裝置、接地脊線、?型端子；
[0011] 多層隔熱組件接地裝置，包括:金屬墊片、單向焊片、接地鋁箱條、空心銅鉚釘、接 地線組件；
[0012] 接地線組件，包括:接地線、單芯插針、單芯插孔；
[0013] 接地鋁箱條折成多個Z字形首尾相接的形狀，形成多個折點，將空心銅鉚釘插入并 穿過Z字形首尾相接的形狀后，在空心銅鉚釘?shù)膬啥舜┤虢饘賶|片，能夠固定住接地鋁箱條 和多層隔熱組件;單向焊片固定在金屬墊片上，使單向焊片與金屬墊片之間導(dǎo)電，從單向焊 片引出接地線，即接地線的一端連接單向焊片，這根接地線另一端連接單芯插針的接線端， 單芯插孔的插接端能夠連接單芯插針的插接端;單芯插孔的接線端通過接地線與接地脊線 相連;接地脊線通過?型端子與衛(wèi)星表面接地點相連，即接地脊線的一端與?型端子接線 端相連，?型端子再搭接到衛(wèi)星表面接地點；
[0014] 單芯插針的一端為針型插接端，另一端為接線端;單芯插孔的一端為孔型插接端， 另一端為接線端;單芯插孔的插接端與單芯插針的插接端相匹配，能夠插接在一起并構(gòu)成 導(dǎo)電通路；
[0015] 多層隔熱組件接地裝置中的接地鋁箱條插入多層隔熱組件中，使接地鋁箱條與反 射屏表面導(dǎo)電接觸;再用空心銅鉚釘依次鉚上金屬墊片、接地鋁箱條、多層隔熱組件接地裝 置的單向焊片，金屬墊片、單向焊片分別與與多層隔熱組件的面膜、空芯銅鉚釘均保持導(dǎo)電 接觸，使多層隔熱組件與多層隔熱組件接地裝置構(gòu)成導(dǎo)電通路；
[0016] 衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間多層隔熱組件的面膜、反射屏上積累的靜電電荷通過接地鋁箱 條、空心銅鉚釘、金屬墊片、單向焊片、接地線組件、接地脊線、?型端子泄放到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接 地系統(tǒng)(SGS);
[0017] 當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在100cm2以內(nèi)時，在該多層隔熱組件上至少 安裝1個多層隔熱組件接地裝置;當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在l〇〇cm 2到400cm2之 間時，在該多層隔熱組件上至少安裝2個多層隔熱組件接地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件 的覆蓋面積在400cm 2到1600cm2之間時，在該多層隔熱組件上至少安裝3個多層隔熱組件接 地裝置;當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的橫截面積超過1600cm 2時，在該多層隔熱組件上至少安 裝4個多層隔熱組件接地裝置。
[0018] 所述接地脊線選用Φ 1mm的單股銅鍍銀裸線，與單芯插孔相連的接地線選用截面 積為〇. 1mm2~〇. 14mm2的導(dǎo)線，與單芯插孔相連的接地線就近鉤焊在接地脊線上，即接地線 的一端先纏繞在接地脊線上，再對接地線與接地脊線纏繞部分進(jìn)行焊接。
[0019] 當(dāng)所述多層隔熱組件的面膜為帶ΙΤ0的單面鍍鋁聚酰亞胺膜時，即面膜的表面電 阻率不大于1 X 106Ω/□，安裝N個多層隔熱組件接地裝置，使面膜上任意一點到與該點最 近的多層隔熱組件接地裝置之間的距離不得大于1000mm;
[0020] 當(dāng)面膜為高表面電阻率的聚酰亞胺膜時，即表面電阻率大于1 X ΙΟ6 Ω /□，但不大 于1 X 1〇8 Ω/□時，設(shè)置Μ個多層隔熱組件接地裝置，使面膜上任意一點到與該點最近的多 層隔熱組件接地裝置之間的距離不得大于600_。
[0021 ]多層隔熱組件上的Ν個或Μ個多層隔熱組件接地裝置均勻分布在多層隔熱組件上， 當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在l〇〇cm2以內(nèi)時，安裝max(l，N，M)個多層隔熱組件接 地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在l〇〇cm 2到400cm2之間時，安裝max(2，N，M)個 多層隔熱組件接地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在400cm 2到1600cm2之間時， 安裝max(3，N，M)個多層隔熱組件接地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積超過 1600cm 2時，安裝max (4, N，M)個多層隔熱組件接地裝置。
[0022]當(dāng)多層隔熱組件接地裝置位于多層隔熱組件邊緣時，多層隔熱組件接地裝置距應(yīng) 距離多層隔熱組件的邊緣10mm~25mm。
[0023]應(yīng)將接地脊線粘固在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上，粘固點位置的應(yīng)該站下列要求設(shè)置：
[0024] (1)在接地脊線上，在接地線線鉤焊點兩側(cè)距離焊點約20mm處各設(shè)置一個粘固點；
[0025] (2)在接地脊線上的其它部分每隔約70mm設(shè)置一個粘固點；
[0026] (3)在接地脊線上距離衛(wèi)星表面接地點約70mm處設(shè)置一個粘固點；
[0027]粘固完成后，在接地線鉤焊點上涂覆⑶414硅橡膠，確保鉤焊處不劃傷多層隔熱組 件。操作過程中應(yīng)避免裸手接觸導(dǎo)線金屬表面，防止污染。焊錫、粘固膠應(yīng)滿足衛(wèi)星表面熱 環(huán)境、輻射環(huán)境要求，粘固膠應(yīng)具有足夠的粘接強(qiáng)度。接地脊線上相鄰粘固點以及粘固點與 衛(wèi)星表面接地點之間的導(dǎo)線應(yīng)留有一定的彎弧，并保證接地脊線不存在硬折彎。
[0028] 多層隔熱組件接地裝置的空心鉚釘安裝完畢后，在每塊多層隔熱組件表面均勻選 取不少于6個測試點進(jìn)行測試;在單芯插針、單芯插孔插接之后對接地系統(tǒng)導(dǎo)通電阻進(jìn)行測 試。當(dāng)同時滿足以下3個條件時，判定接地系統(tǒng)符合要求：
[0029] (1)各測試點與鄰近多層隔熱組件接地裝置空心銅鉚釘之間的直流電阻值不得大 于 1ΜΩ ;
[0030] (2)多層隔熱組件反射屏與多層隔熱組件接地裝置空心銅鉚釘之間的直流電阻值 小于80 Ω ;
[0031] (3)多層隔熱組件通過多層隔熱組件接地裝置、接地線組件、接地脊線和?型端子 接到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)(SGS)，應(yīng)確保多層隔熱組件接地裝置到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)(SGS)之 間的直流電阻值小于1Ω。
[0032] 一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地方法，步驟如下：
[0033] (1)設(shè)計單塊多層隔熱組件上的多層隔熱組件接地裝置數(shù)量，完成多層隔熱組件 接地裝置安裝，從單項焊片引出的接地線與連接到接地脊線上的接地線按標(biāo)號分別接上單 芯插針、插孔；
[0034] (2)與接地脊線相連的接地線通過鉤焊方式就近連接在接地脊線上，接地脊線通 過?型端子固定在衛(wèi)星表面接地點，對接地脊線進(jìn)行粘固，將單芯插針插入單芯插孔；
[0035] (3)選擇合適的接地阻值測量方法，根據(jù)本專利技術(shù)方案中提出的測量要求進(jìn)行 接地電阻值測量；
[0036] (4)當(dāng)測試確認(rèn)接地系統(tǒng)符合要求后，用熱縮套管套在單芯插針、單芯插孔上并吹 縮成型；
[0037] (5)整理接地線和接地脊線，將線全部放入多層隔熱組件與衛(wèi)星艙板之間，在多層 隔熱組件外表面不外露多余的線。
[0038] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0039] (1)本發(fā)明根據(jù)單塊多層隔熱組件覆蓋面積大小確定安裝多層隔熱組件接地裝置 數(shù)量的判定準(zhǔn)則更準(zhǔn)確、更符合外部多層隔熱組件表面充電電位控制要求；
[0040] (2)本發(fā)明明確了接地脊線、接地線的選型及接地線與接地脊線的鉤焊方式，能有 效規(guī)避接地實施過程中的隨意性。
[0041] (3)本發(fā)明根據(jù)多層隔熱組件面膜表面電阻率特性，規(guī)定了從面膜上任意一點到 與該點最近的多層隔熱組件接地裝置之間的不同距離要求，新要求比現(xiàn)有要求更嚴(yán)格各合 理(現(xiàn)有要求是籠統(tǒng)的規(guī)定為2000mm)，更有利于降低GE0表面充電電位。
[0042] (4)本發(fā)明綜合考慮利用GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件覆蓋面積大小和面膜上任意 一點到與該點最近的多層隔熱組件接地裝置距離確定多層隔熱組件接地裝置數(shù)量兩種方 法，避免了單一方法在特殊情況下無法滿足表面充電電位控制要求的弊端。
[0043] (5)本發(fā)明明確了多層隔熱組件接地裝置距離邊緣的量化要求，能有效規(guī)避接地 實施過程中由于要求不明確帶來的風(fēng)險，同時可避免由于太靠近邊緣而損壞多層隔熱組 件。
[0044] (6)本發(fā)明對接地脊線提出了粘固要求，并提出了如何粘固點位置的量化要求，能 有效規(guī)避接地實施過程中由于要求不明確帶來的風(fēng)險，同時可避免由于接地脊線不粘固而 對多層隔熱組件造成損壞的風(fēng)險。
[0045] (7)本發(fā)明針對多層隔熱組件的面膜、反射屏上積累的靜電電荷到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地 系統(tǒng)SGS的泄放通道，分別規(guī)定了不同部位導(dǎo)電性能的量化要求，使得對接地實施效果的評 判更具有操作性，更有利于確保電荷泄放通道滿足表面電位控制要求。
[0046] (8)本發(fā)明在接地線組件中設(shè)置了單芯插針和單芯插孔，更有利于多層隔熱組件 接地實施，避免接地線拉拽損壞多層隔熱組件。
[0047] (9)本發(fā)明設(shè)計了單塊多層隔熱組件上多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的判定準(zhǔn)則。 在設(shè)計單塊多層隔熱組件上安裝的多層隔熱組件接地裝置數(shù)量時，同時考慮了距離因素和 多層隔熱組件覆蓋面積兩個因素，避免了單純考慮距離或考慮覆蓋面積所帶來的弊端，使 得多層隔熱組件上安裝的多層隔熱組件接地裝置數(shù)量更合理，更符合GE0衛(wèi)星表面充電電 位控制要求。
[0048] (10)本發(fā)明設(shè)計了包括多層隔熱組件接地裝置、接地脊線和?型端子的GE0衛(wèi)星 外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)。通過使用帶接地脊線的外部多層接地系統(tǒng)，有效克服了從多 層隔熱組件上引出的接地線很多，而有限的衛(wèi)星表面接地點不能滿足多層隔熱組件接地線 搭接需求的矛盾，使得隔熱組件的接地實施更具有工程可行性。
[0049] (11)本發(fā)明設(shè)計了指導(dǎo)多層隔熱組件接地實施的安裝方法，克服了外部多層隔熱 組件接地系統(tǒng)安裝方法不正確會對多層隔熱組件造成破壞的弊端;提出了對接地系統(tǒng)低阻 特性的測試判據(jù)，使得對接地實施工作具有了明確評價尺度，能確保多層隔熱組件上沉積 的靜電電荷具有泄放到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)SGS的低阻通道。
【附圖說明】
[0050]圖1本發(fā)明多層隔熱組件結(jié)構(gòu)及組成示意圖；
[0051 ]圖2本發(fā)明多層隔熱組件接地裝置組成示意圖；
[0052]圖3本發(fā)明接地線組件組成示意圖；
[0053]圖4本發(fā)明的接地脊線粘固方式示意圖；
[0054]圖5本發(fā)明的帶接地脊線的多層隔熱組件接地系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0055] 本發(fā)明的基本思路為:一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法，綜合考慮 GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件覆蓋面積大小、多層隔熱組件面膜表面電阻率和衛(wèi)星表面充電 電位控制要求，設(shè)計了單塊多層隔熱組件上多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的判定準(zhǔn)則，設(shè)計 了包括多層隔熱組件接地裝置、接地脊線和?型端子的GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系 統(tǒng)，設(shè)計了指導(dǎo)多層隔熱組件接地實施的安裝方法、測試判據(jù)。利用本發(fā)明提出的一種GE0 衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法，在滿足GE0衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間表面充電電位控制 要求的前提下，能有效克服從多層隔熱組件上引出的接地線很多，而有限的衛(wèi)星表面接地 點不能滿足多層隔熱組件接地線搭接需求的矛盾，能有效降低GE0衛(wèi)星表面充電、放電風(fēng) 險，極大地減少由表面充放電效應(yīng)導(dǎo)致的GE0衛(wèi)星在軌異常。
[0056] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
[0057] 一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件(見圖1)接地系統(tǒng)及方法，接地系統(tǒng)由多層隔熱組 件接地裝置、接地脊線、?型端子組成，其中多層隔熱組件接地裝置(見圖2)包括金屬墊片、 單向焊片、接地鋁箱條、空心銅鉚釘、接地線組件(見圖3)，接地線組件又包括接地線、單芯 插針、單芯插孔。接地方法包括單塊多層隔熱組件上安裝多少個多層隔熱組件接地裝置的 判定準(zhǔn)則、利用接地脊線的多層隔熱組件接地方式及安裝方法(見圖4、圖5)、多層隔熱組件 接地狀態(tài)測試判據(jù)及方法等。
[0058] 1、確定多層隔熱組件接地裝置數(shù)量
[0059]在進(jìn)行GE0外部多層隔熱組件接地前應(yīng)根據(jù)衛(wèi)星表面充電電位控制要求設(shè)計單塊 多層隔熱組件上安裝的多層隔熱組件接地裝置數(shù)量。多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的多少直 接決定了對多層表面充電電位的控制水平。目前，國內(nèi)對GE0衛(wèi)星表面相鄰部位間充電電位 的控制要求是低于300V，NASA規(guī)定是低于500V。充電電位控制的越低，發(fā)生表面放電的風(fēng)險 就越低，當(dāng)然從工程實施角度來考慮，并不是越低越好，而且安裝多層隔熱組件接地裝置之 后還不能影響多層隔熱組件自身的熱控性能，為此，多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的確定必 須綜合考慮多方面因素。
[0060]計算GE0衛(wèi)星表面充電電位時，通常是根據(jù)裸露在衛(wèi)星外表面的多層隔熱組件的 面積大小，再結(jié)合入射到多層隔熱組件表面的空間帶電粒子(通常是電子）的電流密度（即 表面充電電流密度），最后計算得出表面充電電位值，為此，通過多層隔熱組件覆蓋面積大 小確定多層隔熱組件接地裝置數(shù)量即科學(xué)也便于指導(dǎo)工程研制。根據(jù)本發(fā)明提供的方法， 先根據(jù)多層隔熱組件覆蓋面積確定多層隔熱組件接地裝置數(shù)量，具體如下：
[0061] (1)當(dāng)單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在100cm2以內(nèi)時，在該多層隔熱組件上至少 安裝1個多層隔熱組件接地裝置；
[0062] (2)當(dāng)單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在100cm2到400cm2之間時，在該多層隔熱組件 上至少安裝2個多層隔熱組件接地裝置；
[0063] (3)當(dāng)單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在400cm2到1600cm2之間時，在該多層隔熱組 件上至少安裝3個多層隔熱組件接地裝置；
[0064] (4)當(dāng)單塊多層隔熱組件的橫截面積超過1600cm2時，在該多層隔熱組件上至少安 裝4個多層隔熱組件接地裝置。
[0065]再根據(jù)面膜上任意一點到與該點最近的多層隔熱組件接地裝置之間的距離確定 多層隔熱組件接地裝置數(shù)量，具體如下：
[0066] (1)當(dāng)所述多層隔熱組件的面膜為帶ΙΤ0的單面鍍鋁聚酰亞胺膜時，即面膜的表面 電阻率不大于1 X 1〇6 Ω/□，安裝N個多層隔熱組件接地裝置，使面膜上任意一點到與該點 最近的多層隔熱組件接地裝置之間的距離不得大于1000mm;
[0067] (2)當(dāng)面膜為高表面電阻率的聚酰亞胺膜時，即表面電阻率大于1 ΧΙΟ6 Ω/□，但 不大于IX 108Ω/□時，設(shè)置Μ個多層隔熱組件接地裝置，使面膜上任意一點到與該點最近 的多層隔熱組件接地裝置之間的距離不得大于600_。
[0068]單純依據(jù)面積和距離確定多層隔熱組件接地裝置數(shù)量存在一定弊端，例如一塊細(xì) 長條的多層隔熱組件，根據(jù)面積可能只需要1個多層隔熱組件接地裝置，根據(jù)距離有可能需 要2個多層隔熱組件接地裝置。顯然，如果設(shè)置1個多層隔熱組件接地裝置將存在高表面充 電電位風(fēng)險。
[0069]為此，根據(jù)本發(fā)明提供的方法，綜合考慮上述兩種情況下分別確定的多層隔熱組 件接地裝置數(shù)量，取其中的最大數(shù)作為最終的設(shè)計值，這樣可以避免單純根據(jù)面積和距離 確定多層隔熱組件接地裝置數(shù)量的弊端，具體如下：
[0070] (1)當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在100cm2以內(nèi)時，安裝max(1，Ν，Μ)個多 層隔熱組件接地裝置；
[0071] (2)當(dāng)單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在100cm2到400cm2之間時，安裝max(2，N，M)個 多層隔熱組件接地裝置；
[0072] (3)當(dāng)單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在400cm2到1600cm2之間時，安裝max(3，N，M) 個多層隔熱組件接地裝置；
[0073] (4)當(dāng)單塊多層隔熱組件的覆蓋面積超過1600cm2時，安裝max(4，N，M)個多層隔熱 組件接地裝置。
[0074] 基于歐姆定律通過計算可以證明，通過上述方法確定的多層隔熱組件接地裝置數(shù) 量能滿足GE0衛(wèi)星表面充電電位控制在300V以下的要求。
[0075] 2、基于接地脊線的多層隔熱組件接地實施
[0076] 采用基于接地脊線的多層隔熱組件接地方式，有效解決了多層隔熱組件上多層隔 熱組件接地裝置較多且集中，而衛(wèi)星表面接地點數(shù)量較少時的難題。例如對衛(wèi)星上安裝的 大反射面天線，其背面包覆的多層隔熱組件塊數(shù)較多，接多層隔熱組件接地裝置數(shù)量自然 也多，在這種情況下，如果采用傳統(tǒng)的直接接地方式存在諸多弊端。首先從多層隔熱組件上 引出的接地線數(shù)量多，長度長，必然導(dǎo)致重量的增加，而對于衛(wèi)星而言，重量是很重要的資 源，必須嚴(yán)格控制；其次，大量的接地線從多層隔熱組件直接連接到衛(wèi)星本體，過粗的線束 將會影響天線與衛(wèi)星連接處鉸鏈的正常轉(zhuǎn)動，存在影響天線性能的隱患;再次，衛(wèi)星表面接 地點數(shù)量有限，每個接地點上所能連接的接地點的數(shù)量也有嚴(yán)格要求(通常不多于4個），這 樣將導(dǎo)致部分接地線無法連接到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)（SGS)，這顯然不符合GEO衛(wèi)星表面充電 電位控制要求。
[0077]在衛(wèi)星總裝階段在進(jìn)行多層隔熱組件接地實施時，將接地鋁箱條折成多個Z字形 首尾相接的形狀，形成多個折點，將接地鋁箱條插入多層隔熱組件中，使接地鋁箱條與反射 屏表面導(dǎo)電接觸。將再用空心銅鉚釘插入并穿過Z字形首尾相接的形狀，依次鉚上金屬墊 片、接地鋁箱條、多層隔熱組件接地裝置的單向焊片，能夠固定住接地鋁箱條和多層隔熱組 件。單向焊片固定在金屬墊片上，使單向焊片與金屬墊片之間導(dǎo)電，金屬墊片、單向焊片分 別與與多層隔熱組件的面膜、空芯銅鉚釘均保持導(dǎo)電接觸，使多層隔熱組件與多層隔熱組 件接地裝置構(gòu)成導(dǎo)電通路。當(dāng)多層隔熱組件接地裝置位于多層隔熱組件邊緣時，多層隔熱 組件接地裝置距應(yīng)距離多層隔熱組件的邊緣l〇mm~25mm，這樣可以避免多層隔熱組件接地 裝置過于靠近邊緣而撕裂多層隔熱組件。
[0078]單芯插針的一端為針型插接端，另一端為接線端，從單向焊片引出接地線，即接地 線的一端連接單向焊片，這根接地線另一端連接單芯插針的接線端。見圖2、圖3。單芯插孔 的一端為孔型插接端，另一端為接線端，單芯插孔的插接端與單芯插針的插接端相匹配，能 夠插接在一起并構(gòu)成導(dǎo)電通路。單芯插孔的接線端通過接地線與接地脊線相連，接地脊線 通過?型端子與衛(wèi)星表面接地點相連，即接地脊線的一端與?型端子接線端相連，?型端 子再搭接到衛(wèi)星表面接地點。見圖5。
[0079]接地脊線選用Φ 1mm的單股銅鍍銀裸線，既可以保證接地脊線良好的導(dǎo)電性能，也 可以避免帶絕緣層導(dǎo)線導(dǎo)致的空間靜電電荷在絕緣介質(zhì)層積累的問題。與單芯插孔相連的 接地線選用截面積為0.1mm2~0.14mm 2的導(dǎo)線，與單芯插孔相連的接地線就近鉤焊在接地脊 線上，即接地線的一端先纏繞在接地脊線上，再對接地線與接地脊線纏繞部分進(jìn)行焊接，這 樣可以確保接地線與接地脊線可靠搭接，能耐受衛(wèi)星力學(xué)環(huán)境試驗和發(fā)射段惡劣的動力學(xué) 環(huán)境以及衛(wèi)星總裝過程中可能存在的拉拽力。否則，接地線與接地脊線如果搭接不牢固，導(dǎo) 致兩者之間斷開或者導(dǎo)電性能差，如果后續(xù)再進(jìn)行改進(jìn)將很麻煩且要耗費(fèi)較多時間；如果 在發(fā)射階段斷開，將直接導(dǎo)致對應(yīng)多層隔熱組件表面充電控制措施失效。
[0080] 之所以將接地脊線粘固在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上，主要是避免接地脊線在衛(wèi)星總裝、整星力 學(xué)環(huán)境試驗和發(fā)射過程中自由晃動而破壞多層隔熱組件，進(jìn)而影響多層隔熱組件的熱控性 能；同時也可以避免接地脊線與接地線之間由于拉拽而斷開或降低導(dǎo)電性能。合理設(shè)置粘 固點位置很關(guān)鍵，根據(jù)本發(fā)明提供的方法進(jìn)行接地脊線粘固可以避免上述問題發(fā)生。
[0081] 粘固完成后，在接地線鉤焊點上涂覆⑶414硅橡膠，確保鉤焊處不劃傷多層隔熱組 件。操作過程中應(yīng)避免裸手接觸導(dǎo)線金屬表面，防止污染。焊錫、粘固膠應(yīng)滿足衛(wèi)星表面熱 環(huán)境、輻射環(huán)境要求，粘固膠應(yīng)具有足夠的粘接強(qiáng)度。接地脊線上相鄰粘固點以及粘固點與 衛(wèi)星表面接地點之間的導(dǎo)線應(yīng)留有一定的彎弧，并保證接地脊線不存在硬折彎，這樣可以 防止由于衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間遭遇的急劇熱脹冷縮等造成的應(yīng)力破壞接地導(dǎo)線和衛(wèi)星結(jié)構(gòu) 表面。
[0082]由于在接地線組件中設(shè)置了單芯插針和單芯插孔，這樣使得在多層隔熱組件接地 裝置的安裝和接地脊線粘固可以分別獨立開展，在完成多層隔熱組件熱控實施和接地脊線 粘固之后，只需要將單芯插針插入單芯插孔即可，這樣可以有效規(guī)避操作過程中由于線纜 較多而不小心拉拽損壞多層隔熱組件，該方法已經(jīng)在衛(wèi)星總裝過程中得到證實，效果明顯。 [0083]至此，建立起從衛(wèi)星外部多層隔熱組件到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)（SGS)的靜電電荷泄 放通道。當(dāng)測試確認(rèn)接地系統(tǒng)的導(dǎo)電通路電阻符合要求后，用熱縮套管套在單芯插針、單芯 插孔上并吹縮成型，這樣可以為單芯插針和單芯插孔可靠插接增加一重保證措施。最后，整 理接地線和接地脊線，將線全部放入多層隔熱組件與衛(wèi)星艙板之間，在多層隔熱組件外表 面不外露多余的線。
[0084] 3、接地系統(tǒng)導(dǎo)電性能測試
[0085]從衛(wèi)星外部多層隔熱組件到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)（SGS)的靜電電荷泄放通道必須是 低電阻通路，否則將不利于靜電電荷泄放，導(dǎo)致表面充電電位升高，進(jìn)而增加衛(wèi)星表面放電 風(fēng)險。在接地實施過程中，由于操作不規(guī)范或者工作疏漏，有可能存在部分接地線漏接或搭 接不好。為此必須規(guī)定接地系統(tǒng)的導(dǎo)電性能并進(jìn)行測試。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在多層隔熱組件接地裝置的空心鉚釘安裝完畢后，在每 塊多層隔熱組件表面均勻選取不少于6個測試點進(jìn)行測試;在單芯插針、單芯插孔插接之后 對接地系統(tǒng)導(dǎo)通電阻進(jìn)行測試。當(dāng)同時滿足以下3個條件時，判定接地系統(tǒng)符合要求：
[0087] (1)各測試點與鄰近多層隔熱組件接地裝置空心銅鉚釘之間的直流電阻值不得大 于 1ΜΩ ;
[0088] (2)多層隔熱組件反射屏與多層隔熱組件接地裝置空心銅鉚釘之間的直流電阻值 小于80 Ω ;
[0089] (3)多層隔熱組件通過多層隔熱組件接地裝置、接地線組件、接地脊線和?型端子 接到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)(SGS)，應(yīng)確保多層隔熱組件接地裝置到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)(SGS)之 間的直流電阻值小于1Ω。
[0090]本發(fā)明提出的GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)及方法已經(jīng)在多顆GE0通信衛(wèi) 星中得到應(yīng)用。在整星總裝過程進(jìn)行多層隔熱組件接地實施時，操作更方便，測試判據(jù)明 確，測試數(shù)據(jù)包更完整。從衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間的異常統(tǒng)計結(jié)果來看，由衛(wèi)星表面帶電產(chǎn)生靜 電放電導(dǎo)致的在軌異常明顯降低，整體降低約80%，效果明顯。
【主權(quán)項】
1. 一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于包括：多層隔熱組件接地裝 置、接地脊線、?型端子； 多層隔熱組件接地裝置，包括:金屬墊片、單向焊片、接地鋁箱條、空心銅鉚釘、接地線 組件、面膜； 接地線組件，包括:接地線、單芯插針、單芯插孔； 接地鋁箱條折成多個Z字形首尾相接的形狀，形成多個折點，將空心銅鉚釘插入并穿過 Z字形首尾相接的形狀后，在空心銅鉚釘?shù)膬啥舜┤虢饘賶|片，能夠固定住接地鋁箱條和多 層隔熱組件;單向焊片固定在金屬墊片上，使單向焊片與金屬墊片之間導(dǎo)電，從單向焊片引 出接地線，即接地線的一端連接單向焊片，這根接地線另一端連接單芯插針的接線端，單芯 插孔的插接端能夠連接單芯插針的插接端；單芯插孔的接線端通過接地線與接地脊線相 連;接地脊線通過?型端子與衛(wèi)星表面接地點相連，即接地脊線的一端與?型端子接線端 相連，?型端子再搭接到衛(wèi)星表面接地點； 單芯插針的一端為針型插接端，另一端為接線端;單芯插孔的一端為孔型插接端，另一 端為接線端;單芯插孔的插接端與單芯插針的插接端相匹配，能夠插接在一起并構(gòu)成導(dǎo)電 通路； 多層隔熱組件接地裝置中的接地鋁箱條插入多層隔熱組件中，使接地鋁箱條與反射屏 表面導(dǎo)電接觸;再用空心銅鉚釘依次鉚上金屬墊片、接地鋁箱條、多層隔熱組件接地裝置的 單向焊片，金屬墊片、單向焊片分別與多層隔熱組件的面膜、空芯銅鉚釘均保持導(dǎo)電接觸， 使多層隔熱組件與多層隔熱組件接地裝置構(gòu)成導(dǎo)電通路； 衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間多層隔熱組件的面膜、反射屏上積累的靜電電荷通過接地鋁箱條、 空心銅鉚釘、金屬墊片、單向焊片、接地線組件、接地脊線、?型端子構(gòu)成的低阻抗通道泄放 到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)(SGS); 當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在l〇〇cm2以內(nèi)時，在該多層隔熱組件上至少安裝1 個多層隔熱組件接地裝置;當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在l〇〇cm2到400cm2之間時， 在該多層隔熱組件上至少安裝2個多層隔熱組件接地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆 蓋面積在400cm 2到1600cm2之間時，在該多層隔熱組件上至少安裝3個多層隔熱組件接地裝 置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的橫截面積超過1600cm 2時，在該多層隔熱組件上至少安裝4 個多層隔熱組件接地裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于:所述 接地脊線選用Φ 1mm的單股銅鍍銀裸線，與單芯插孔相連的接地線選用截面積為0.1mm2~ 0.14mm2的導(dǎo)線，與單芯插孔相連的接地線就近鉤焊在接地脊線上，即接地線的一端先纏繞 在接地脊線上，再對接地線與接地脊線纏繞部分進(jìn)行焊接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)所 述多層隔熱組件的面膜為帶IT0的單面鍍鋁聚酰亞胺膜時，即面膜的表面電阻率不大于 1x1 0(?/.，安裝N個多層隔熱組件接地裝置，使面膜上任意一點到與該點最近的多層隔熱 組件接地裝置之間的距離不得大于1000mm; 當(dāng)面膜為高表面電阻率的聚酰亞胺膜時，即表面電阻率大于ΙχΙΟ'?/，但不大于 IxlQW□時，設(shè)置Μ個多層隔熱組件接地裝置，使面膜上任意一點到與該點最近的多層隔 熱組件接地裝置之間的距離不得大于600_。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于：多層 隔熱組件上的N個或Μ個多層隔熱組件接地裝置均勻分布在多層隔熱組件上，當(dāng)所述單塊多 層隔熱組件的覆蓋面積在100cm 2以內(nèi)時，安裝max(l，N，M)個多層隔熱組件接地裝置；當(dāng)所 述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在l〇〇cm 2到400cm2之間時，安裝max(2，N，M)個多層隔熱組 件接地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積在400cm 2到1600cm2之間時，安裝max(3， N，M)個多層隔熱組件接地裝置；當(dāng)所述單塊多層隔熱組件的覆蓋面積超過1600cm2時，安裝 max(4，N，M)個多層隔熱組件接地裝置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)所 述多層隔熱組件接地裝置位于多層隔熱組件邊緣時，多層隔熱組件接地裝置距應(yīng)距離多層 隔熱組件的邊緣l〇mm~25mm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GEO衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于:應(yīng)將 所述接地脊線粘固在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上，粘固點位置按照下列要求設(shè)置： (1) 在接地脊線上，在接地線線鉤焊點兩側(cè)距離焊點約20mm處各設(shè)置一個粘固點； (2) 在接地脊線上的其它部分每隔約70mm設(shè)置一個粘固點； (3) 在接地脊線上距離衛(wèi)星表面接地點約70mm處設(shè)置一個粘固點； 粘固完成后，在接地線鉤焊點上涂覆GD414硅橡膠，確保鉤焊處不劃傷多層隔熱組件， 操作過程中應(yīng)避免裸手接觸導(dǎo)線金屬表面，防止污染，焊錫、粘固膠應(yīng)滿足衛(wèi)星表面熱環(huán) 境、輻射環(huán)境要求，粘固膠應(yīng)具有足夠的粘接強(qiáng)度，接地脊線上相鄰粘固點以及粘固點與衛(wèi) 星表面接地點之間的導(dǎo)線應(yīng)留有一定的彎弧，并保證接地脊線不存在硬折彎。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地系統(tǒng)，其特征在于:所述 多層隔熱組件接地裝置的空心鉚釘安裝完畢后，在每塊多層隔熱組件表面均勻選取不少于 6個測試點進(jìn)行測試;在單芯插針、單芯插孔插接之后對接地系統(tǒng)導(dǎo)通電阻進(jìn)行測試，當(dāng)同 時滿足以下3個條件時，判定接地系統(tǒng)符合要求： (1) 各測試點與鄰近多層隔熱組件接地裝置空心銅鉚釘之間的直流電阻值不得大于1M Ω ; (2) 多層隔熱組件反射屏與多層隔熱組件接地裝置空心銅鉚釘之間的直流電阻值小于 80 Ω ； (3) 多層隔熱組件通過多層隔熱組件接地裝置、接地線組件、接地脊線和?型端子接到 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)SGS，應(yīng)確保多層隔熱組件接地裝置到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)SGS之間的直流 電阻值小于1 Ω。8. -種GE0衛(wèi)星外部多層隔熱組件接地方法，其特征在于步驟如下： (1) 設(shè)定單塊多層隔熱組件上的多層隔熱組件接地裝置數(shù)量，完成多層隔熱組件接地 裝置安裝，從單項焊片引出的接地線與連接到接地脊線上的接地線按標(biāo)號分別接上單芯插 針、插孔； (2) 與接地脊線相連的接地線通過鉤焊方式就近連接在接地脊線上，接地脊線通過〇 型端子固定在衛(wèi)星表面接地點，對接地脊線進(jìn)行粘固，將單芯插針插入單芯插孔； (3) 利用接地阻值測量方法，根據(jù)測量要求進(jìn)行接地電阻值測量； (4) 當(dāng)測試確認(rèn)接地電阻值符合要求后，用熱縮套管套在單芯插針、單芯插孔上并吹縮 成型； (5)整理接地線和接地脊線，將線全部放入多層隔熱組件與衛(wèi)星艙板之間，在多層隔熱 組件外表面不外露多余的線。
【文檔編號】B64G1/54GK105923173SQ201610402583
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】楊勇, 潘莉, 徐春生, 姚春圖, 王晰
【申請人】中國空間技術(shù)研究院