磁力矩器

磁力矩器

磁力矩器是指產生偶極子磁矩的裝置。太空飛行器的磁矩與其所在處的地磁場相互作用產生磁控力矩,用以對太空飛行器進行姿態控制或動量管理。

基本介紹

  • 中文名:磁力矩器
  • 外文名:magnetic torquer
  • 學科航空工程
  • 領域航空航天
  • 範圍:部件設計
  • 釋義:產生偶極子磁矩的裝置
定義,簡介,磁力矩器的特性,磁力磁場的影響和控制,

定義

磁力矩器是指產生偶極子磁矩的裝置。太空飛行器的磁矩與其所在處的地磁場相互作用產生磁控力矩,用以對太空飛行器進行姿態控制或動量管理。

簡介

磁力矩器一般有空心線圈與鐵心線圈兩種。磁力矩器通常與角動量交換裝置或重力梯度桿配合使用。特別是對飛輪進行磁卸載已被廣泛採用。磁力矩器的主要缺點是不能同時提供三軸的控制力矩。實際上,其力矩方向必與當地地磁場強度矢量垂直。

磁力矩器的特性

磁力矩器主體由高磁導率的棒狀磁芯和外部均勻密繞的線圈組成,線圈通以額定電流,則會產生所需的工作磁矩。其長徑比一般大於10,產生的磁矩具有很好的方向性(沿磁芯的長軸方向),外部磁場分布非常接近於磁偶極子場,距離磁力矩器中心1倍包絡尺寸的位置,偶極子公式的磁場計算偏差不大於10%,距離磁力矩器中心3倍包絡尺寸以外的位置,採用偶極子公式的磁場計算偏差不大於2%,距離越遠,越接近磁偶極子場。

磁力磁場的影響和控制

磁力矩器開機會產生很強的工作磁場,是衛星平台最主要的磁場干擾源。對高精度的空間磁場探測而言,在磁強計工作時,磁力矩器必須不工作。因此衛星在軌飛行時,需要設計兩者分時工作的模式。分時工作可採用兩種方式:一是從有利於磁場探測的角度出發,分區工作,即在需要磁強計採集數據的區域,磁力矩器關機,其餘區域磁力矩器根據需要開機;二是從有利於磁力矩器卸載干擾力矩的角度出發,分時工作,即安排兩者在秒區間按不同位置的占寬分時工作,其中分時工作方式需要兩台設備精確的秒脈衝同步,確保間隔工作;另外磁力矩器即使採用方形脈衝驅動,由於其很大的阻抗,仍然有幾十至上百毫秒的磁場上升下降沿,需要精細設計和測試,確保干擾儘量小。為達到最好的磁場探測效果,建議採用分區工作模式。

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