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控制力矩陀螺供油器芯阀性能优化及快速检测方法研究

控制力矩陀螺(简称CMG)是航天器天器实现强机动和高分辨的关键惯性执行机构，其高速轴系采用微量油润滑，润滑油的供给是保障CMG长期稳定工作的重要核心环节，近年来航天器在轨发生的CMG高速运转异常故障都与润滑油的微供给不稳定有关。CMG在轨工作时供油器随高速转子一起旋转，润滑油在离心力等作用下借助多孔材料芯阀的节流作用向轴承缓慢供油，每天供油量仅为亚毫克量级。本文针对目前供油器多孔材料芯阀供油合格率过低、低速微量供油过程检测耗时长等难题，开展了芯阀微量供油过程影响因素分析、供油性能优化和供油率测试快速检测方法研究。采用压汞仪、CT、扫描电镜等多种方法对芯阀材料进行了结构表征，结合供油率跑合数据，揭示了影响芯阀供油率的结构因素，优选了芯阀材料的最佳孔隙结构，优化了芯阀结构设计。搭建了芯阀供油率快速检测平台，采用气体渗透率模拟润滑油的渗流过程，结合工程测试结果建立了芯阀供油率前置筛选判据和方法，将原本10天左右的初筛检测周期缩短到20分钟之内。研究成果为芯阀供油性能的优化和一致性控制奠定了基础，为后续CMG产品在轨可靠运行提供技术保障。