航天器磁力矩器在高低温环境下工作性能变化

耿晓磊，肖 琦，易 忠,2，孟立飞，张文彬，张艳景，李 娜，王 琪



航天器磁力矩器在高低温环境下工作性能变化

耿晓磊1，肖 琦1，易 忠1,2，孟立飞1，张文彬1，张艳景1，李 娜1，王 琪1

（1. 北京卫星环境工程研究所；2. 北京卫星环境工程研究所 可靠性与环境工程技术重点实验室：北京 100094）

文章通过热梯度试验、冷热循环试验和老炼试验模拟航天器磁力矩器所经历的空间温度环境，并采用磁力矩器工作性能监测系统实时测量磁力矩器的工作磁矩和绕线电阻。通过对测试结果的分析发现，不同的温度环境、冷热循环时间和循环次数均会对磁力矩器的工作性能产生影响；且磁力矩器采用的磁心棒材料不同，空间温度环境对磁力矩器工作性能的影响不同。

温度；磁力矩器；磁矩；绕线电阻

0 引言

磁力矩器是航天器制导、导航和控制分系统的执行部件[1]，它通过自身的磁矩和环境磁场相互作用产生力矩[2]，适用于对航天器进行姿态控制和角动量控制，以及减少环境力矩引起的姿态漂移[3]。一旦磁力矩器由于工作环境恶劣而发生故障，将直接威胁卫星的寿命及可靠性[4-5]。因此必须通过空间环境模拟试验来评估环境变化对磁力矩器性能的影响。

本文采用地面模拟试验模拟空间温度环境变化特点，包括热梯度试验、热循环试验及老炼试验，并采用磁力矩器工作性能监测系统，实时监测磁

力矩器在不同温度、冷热循环及老炼条件下的工作磁矩及绕线电阻。通过试验数据分析，研究空间温度环境对磁力矩器工作性能变化的影响大小和影响规律，以利提高型号应用的可靠性。

1 试验样品及方法

试验样品分别为GMAT-100和GMAT-400型磁力矩器，GMAT-100型磁力矩器的磁心棒材料为Fe-Ni合金，GMAT-400型磁力矩器的磁心棒材料为Fe-Al合金。2根磁力矩器同时进行热梯度、热循环以及老炼试验。试验设备采用北京卫星环境工程研究所的常压热试验设备，该设备能提供-50～100℃范围的温度环境。

采用北京卫星环境工程研究所研制的磁力矩器工作性能监测系统，建立磁力矩器的磁矩与通过测试线圈的磁通之间的对应关系数据库，根据测得的测试线圈内的磁通值可间接得到磁力矩器的磁矩值，从而实现磁力矩器在高低温变化环境下的磁矩实时测试[6]。电阻测试方法为伏安法[7]。试验时，2根磁力矩器分时进行测试，通过对单根磁力矩器加电、断电测量其磁通变化，不受其他磁力矩器的影响。测量用传感器的工作原理是：磁力矩器加电时，磁通发生变化，变化的磁通在传感器接线端两端产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律[8]，感应电动势的大小与磁通变化成正比，与温度环境无关。

磁力矩器工作性能监测系统的技术指标见表1。