우주 탑재 장비 환경 진동 테스트 및 FLVT(force limited vibration testing)

Kistler는 이러한 환경 테스트 응용 분야를 위한 종합적인 제품 포트폴리오를 구성했습니다. 포트폴리오에는 초경량 3축 가속도계, 3 컴포넌트 포스 센서, 장착이 용이하도록 미리 탑재된 포스 링크, 케이블류 장비 및 관련 신호 컨디셔너가 포함됩니다. 당사의 경량 솔루션은 저탈기(low outgassing), 저소음 및 낮은 누화(low crosstalk)와 같은 우수한 특성을 가고 있습니다.

관련 비용이 막대하기 때문에 우주 탑재 장비는 세계에서 가장 철저한 테스트를 거칩니다. 위성의 진동 검증 테스트는 한 가지 예일뿐입니다. 광범위한 탑재 장비 테스트는 구조 최적화를 위해 제품 개발 시 실시되며, 또한 발사, 배치 및 장기 운영 시 생존성을 보장하기 위해 제조 단계에서도 실시합니다. 로켓 발사 시 탑재 장비가 견뎌야 하는 환경 조건을 시뮬레이션하기 위해 전기 역학식 셰이커(shaker)가 실제 동적 하중 테스트에 사용됩니다.

위성 환경 진동 테스트 – 사인파 및 불규칙 진동(자료 출처: NASA)

강제 제한 진동 테스트(FLVT)는 막대한 비용이 드는 위성을 손상시킬 수 있는 과잉 테스트를 방지할 수 있습니다. 탑재 장비와 슬립 테이블 사이의 반동력을 측정하고 제한함으로써 가속도는 탑재 장비 공진으로 표시됩니다. 실제 비행에서는 구조적 마운트와 탑재 장비의 기계적 임피던스가 비슷하므로 탑재 장비 공진 주파수로 입력 가속도가 제한됩니다. 셰이커 테스트보다 우주 탑재 장비 인터페이스 포스는 탑재 장비 공진에서 더 높습니다. 이는 셰이커의 기계적 임피던스가 매우 높고 엔벨로프 인터페이스 가속에 의해 제어되기 때문입니다.

응용 분야의 중요 기술

우주선 구조는 얇은 경량 소재로 설계되는 경우가 많으므로 경량 가속도계가 필요합니다. 위성 발사 시 센서와 케이블이 유지되는 경우도 있으므로 질량 하중이 더욱 중요합니다.

높은 진공 수준의 우주 환경에 노출되면 갇힌 가스를 방출하는 물질 탈기체가 발생합니다. 이는 카메라 렌즈와 같은 표면에 응축되어 제공 용도대로 장치를 작동하지 않게 할 수 있습니다. Kistler의 밀폐형 씰 센서 및 저탈기 케이블류 솔루션은 열 진공 챔버 용도로 승인되거나 발사를 위해 위성에 남겨질 수도 있습니다.

우주 탑재 장비는 미세 진동으로 광범위한 환경 테스트를 거쳐야 합니다. 미세 진동은 불규칙 진동 테스트 시 발생하는 매우 낮은 레벨에서 보다 높은 g 레벨에 이르는 센서 임계값 범위를 요구합니다. Kistler의 저잡음 솔루션을 통해 전체 범위에 동일한 센서를 사용할 수 있습니다.

이점

경량 가속도계로 인한 질량 하중 효과 감소 

Kistler 솔루션을 사용하면 전체 범위를 처리하기 위해 동일한 센서를 사용할 수 있으므로 필요한 가속도계 수가 적어짐

열 진공 챔버 및 탑재 위성에서 사용 가능 

3축 포스 센서를 위한 최적의 장착 옵션 

매우 정밀한 포스 측정 및 모멘트 계산

전하 신호 타입 포스 측정에 필요한 최적화된 DAQ 채널 수

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