黄首清，刘守文，翟百臣，周原,*，黄小凯，秦泰春

1. 航天机电产品环境可靠性试验技术北京市重点实验室，北京 100094 2.北京卫星环境工程研究所，北京 100094 3.北京控制工程研究所，北京 100190

控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope, CMG)是一种航天器姿态控制的惯性执行机构，相对于飞轮执行机构具有力矩放大效应，从框架输入很小的力矩就可以通过转子角动量方向的改变输出较大的姿态控制力矩[1]，且控制精度高。CMG在需要快速机动和高指向精度的航天任务中获得广泛应用[2]。CMG结构复杂，内部有高速旋转轴系，真空、冷热交变等工作环境会影响轴系转动的工作寿命和可靠性，严重时甚至可能造成CMG在轨失效。例如1973年美国“天空实验室”(Skylab)的两台CMG在轨飞行6个月后相继出现问题，1号CMG率先发生异常并最终失效，不久2号CMG也出现异常，均与在轨复杂动力学工况下的运动部件热变形和磨损有关[3]。国际空间站的1号CMG也曾发生异常温升和振动，最终完全失效，3号CMG也曾发生间歇性故障，最终不得不在轨更换2个CMG组件[4]。对于CMG这种运动特性突出且结构复杂的组件，地面试验是了解其工作特性的重要途径。常见的地面试验包括热真空试验和寿命试验，但是试验开销很高，且难以真实模拟在轨状态，尤其是CMG的运动工况。综上所述，设计地面试验真实模拟CMG的在轨工作状态，并尽可能提高试验效费比，对快速摸清CMG的失效边界域，确保使用可靠性并指导产品设计改进具有重要意义，也是践行实战化“试验鉴定”理念[5-7]和响应国家“质量强国”战略需求的有益尝试。……