论文摘要：微重力球面气浮平台设计方法及关键技术研究

随着空间探测应用技术的深入研究与发展，空间探测工作任务也变得更加的综合化、多元化，对卫星等航天器的姿态稳定指向和机动控制能力要求越来越高，系统功能也越来越复杂。微重力气浮平台作为卫星等航天飞行器的地面物理仿真实验设备，其根据压缩气体在气浮轴承间隙形成气膜压力从而支撑气浮平台以致悬浮，其抵消了气浮台重力加速度的同时又能够满足低摩擦的相对运动，因此能够复现航天飞行器在干扰力矩微小的外太空环境受到的动力学环境，用以验证分析整个系统的稳定性和可靠性，从而降低风险。对它开展研究分析的工作，对航天技术的发展进步有很重要的价值。

作为一个半物理或全物理的仿真实验设备平台，气浮台的测量精度对所得实验数据的有效性有重要的决定作用，这就要求气浮台具有良好的静态性能和稳定性。针对以上问题，本文对微重力球面气浮台进行设计，尤其是对气浮平台的关键部件——对静压气体球面轴承的结构参数进行设计并对相关参数进行静态性能分析和优化设计，主要工作内容如下：

本文首先针对微重力球面气浮平台的关键部件静压球面轴承进行了参数优化设计，并确定了轴承的基本参数以及节流孔形式、长度、气室、均压槽的尺寸等，保证其静压稳定性并在各项性能指标要求下设计球轴承，尤其是较低的摩擦力矩指标。其次是运用计算流体力学(CFD)仿真分析了球面轴承的静态特性，并与简化的雷诺方程经验设计公式计算结果进行比较分析。然后对气浮平台的干扰力矩进行分析，归纳其产生的原因，并对供气孔的加工安装制造误差和球窝安装误差对球面轴承的涡流力矩及承载能力影响进行研究分析。最后设计了气浮实验台及气源系统并对球轴承的承载能力和涡流力矩实验进行了制定，最终得到实验结果以验证经验设计方法和三维仿真的可靠性。

本文关于微重力球面气浮平台设计的设计方法，以及影响涡流力矩的加工误差精度的确定，对以后微重力球面气浮台的设计提供快速、实用的方法参考。

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