Beyond Gravity 公司采用奇石乐验证载荷测试机对卫星夹层板嵌件进行测试

太空领域容不得丝毫失误。组件与系统若出现故障或质量缺陷，即便能够修复，也需投入极高成本与精力，且可能引发严重后果。正因如此，对火箭、卫星及航天器的所有组件开展深度测试至关重要。测试技术与测试流程在航天领域占据核心地位，近几十年来，这些领域已实现突破性发展。但实际中仍屡屡出现这样的情况：针对某些特定测试需求，目前尚无成熟适用的解决方案。

Beyond Gravity 是欧洲航天工业的领先供应商之一，在六个国家（瑞士、瑞典、奥地利、美国、芬兰、葡萄牙）设有 12 处分支机构，员工人数超 1800 人。总部位于苏黎世的 Beyond Gravity，是火箭结构件及各类卫星产品的领先提供商。其客户涵盖欧洲航天局（ESA）、美国国家航空航天局（NASA），以及众多商业航天企业与国际航天机构。在苏黎世航天测试中心，可对中大型结构件开展各类振动与振动台测试、环境气候测试，以及其他载荷测试（包括冲击、火工冲击、热冲击、跌落测试等）。

卫星结构移动式验证载荷试验机

Beyond Gravity 旗下卫星结构业务部门生产并测试的产品，包含卫星用轻质夹层板 —— 既涵盖原型件，也包括批量达 100 件甚至更多的量产件。Markus Wyss 已在 Beyond Gravity 任职 15 年，专攻纤维增强复合材料领域；作为质量工程师，他主要负责衔接生产与测试环节。他介绍道：“我们选择与 Kistler 合作，核心需求是获取一台新型验证载荷测试机，用于对夹层板嵌件进行无损载荷测试。此前使用的旧设备源自某大学项目，如今已服役多年，故障率正不断攀升。”

卫星夹层板尺寸最大可达 4×3 米，每块面板均设有若干螺纹嵌件，用于连接各类组件。“根据技术规格要求，每个嵌件需承受最高 4 千牛（kN）的载荷，测试时长最长为 99 秒。对我们而言，最重要的是记录力值曲线，以便纳入提供给客户的测试文件；当然，验证载荷测试机的移动性也是关键特性 —— 这能让我们在厂房内灵活移动，必要时还可前往客户现场提供支持。”Markus Wyss 补充道。这套被命名为 “验证载荷测试机” 的解决方案，由奇石乐定制产品线（CPL）的工程师团队研发实现。最初采用 NCFH 机电压装模块与 maXYmos NC 的方案，经评估后发现移动性未能达标；因此工程师团队进一步开发了专用测试头，集成了夹持器、带位移测量系统的气缸、三个压电式力传感器，以及奇石乐 maXYmos TL 过程监测系统。

“我们的解决方案采用力控模式，因此载荷测试的控制与调节（包括变形位移测量），均可严格按照客户的具体技术要求精准执行。” 奇石乐 CPL 开发工程师 Marvin Tüscher 表示，“通过这种设计，在 100 牛（N）至 4 千牛（kN）的全测量范围内，测试精度可控制在目标值的 3% 以内。此外，借助位移测量系统，该方案还能以 ±0.07 毫米的精度监测嵌件的轴向位移。若出现超出允许范围的大幅变形，系统会立即中断测试流程，避免夹层板受损；当作用力超出或低于设定值时，系统也会自动生成错误提示。” 整套电子设备（含过程监测系统）均集成于便携箱体中，使这台验证载荷测试机具备完全的移动性。目前，该系统已在 Beyond Gravity 现场完成校准。

第二台嵌件载荷测试机已交付

如今，这台验证载荷测试机在 Beyond Gravity 几乎每天都投入使用，平均每日测试 1-2 块卫星夹层板。“我们与研发团队的合作非常顺畅，部分原因也得益于双方地理位置邻近，”Markus Wyss 表示，“技术支持响应极快，服务体验堪称完美。” 对每个嵌件进行载荷测试时，系统会自动生成 PDF 格式的力值曲线报告，便于与客户共享。

鉴于此，Beyond Gravity 额外订购了第二台验证载荷测试机，作为备用设备 —— 以防第一台设备处于维护状态，或需前往客户现场使用。秉持持续改进理念，团队还为新设备加装了额外的阻尼元件，以防止设备因过载受损。Markus Wyss 总结道：“凭借定制产品线（CPL），Kistler 充分展现了其专业实力，已成为我们珍视的合作伙伴。展望未来，双方有望在美国开展合作 —— 当地同样涉及卫星夹层板的制造与测试业务；当然，在 Beyond Gravity 的其他项目中，也存在更广泛的合作空间。”