程耀强， 徐德民， 郭林肖， 袁佛才， 梁刚刚

(1.西安现代控制技术研究所， 西安 710065； 2.西北工业大学航海学院， 西安 710072；3.中国航天科技集团九院第16 研究所， 西安 710100)

1 引言

陀螺是一种不依赖外界信息自主测量载体姿态的敏感器，是决定惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)精度的核心部件，同时也是IMU 寿命的短板。 液浮陀螺以其技术成熟，精度高等因素，在卫星、飞船、空间站等宇航应用领域得到了广泛应用，分为经典液浮陀螺、二浮陀螺和三浮陀螺3 种。 在相同精度水平下，二浮陀螺和三浮陀螺的寿命远远高于经典液浮陀螺，是长寿命星船任务的首选陀螺[1]。

目前，国际上IMU 上普遍采用二浮陀螺(液浮＋气浮)或三浮陀螺(液浮＋气浮＋磁悬浮)作为姿态敏感器，这是由二浮陀螺、三浮陀螺空间工作可靠性强(通过空间热力环境考核)、精度高(随机漂移率和漂移稳定性普遍优于1×10－3°/h)、使用寿命长(在轨工作寿命一般在8～15 年)等因素决定的[2－4]。

随着中国空间飞行、天地往返、空间实验室、深空探测等高精尖技术的不断突破，人造卫星、载人(货运)飞船在太空停留和工作的时间不断加长，都对陀螺的使用寿命提出了更高要求。 二浮陀螺气浮部分采用了动压气体轴承电机，这是一种无磨损轴承电机，工作时不需要外部供给润滑剂，从理论上讲，电机启动后，寿命是无限长的，因此二浮陀螺是实现中国长寿命星船任务理想的姿态敏感器。 而当前，以二浮陀螺作为核心姿态敏感器的天宫目标飞行器和天舟货运飞船均实现了成功飞行[5－6]。……