形状记忆合金在航天中的应用

由于注重安全、振动和漏气的原因,近来飞行器有不用火药驱动装置的趋势,这触发了包括形状记忆合金在内的许多替换装置的研究和开发。只要简单地加热至—预定的转变温度以上,形状记忆合金可以从外观高至10%的塑性变形回复。这种固—固相(马氏体—奥氏体)转变足以产生高至350MPa 的回复应力。Nitinol(镍钛金属互化物)是最常用的形状记忆合金,它具有超弹性特性,什么时候发生相转变是由应力而不是热引起。航天应用可得益于形状记忆合金的高做功输出(～1焦耳/克)、较高的疲劳寿命和它的能量耗散特性。然而,工程师们应该注意形状记忆合金的驱动时间常数、热滞后和高的能量消耗特性。特别是航天应用可得益于形状记忆合金驱动装置的尺寸小、耐热性好和完成飞行器上的一次飞行任务。     

形状记忆合金在航天器分离机构上的应用

形状记忆合金是一种新型的功能材料，利用其形状记忆效应可以在分离释放机构上用作执行元件。文章介绍了形状记忆合金的特性和相关应用技术。     

一种冷热交变环境下太阳帆应力保持方法

针对冷热交变环境导致太阳帆内部应力剧烈变化的问题,基于形状记忆合金(SMA)弹簧提出了太阳帆的张拉方案和薄膜应力保持恒定的方法,该方法利用形状记忆合金在高低温下的刚度非线性特性,有效补偿薄膜和支撑杆之间的间隙变化,以使薄膜内部应力基本保持恒定。针对六边形构型太阳帆开展了数值仿真,首先建立了太阳帆的热分析模型和力学分析模型,获取了高低温工况下的温度场。然后通过热致变形分析得到薄膜与支撑杆在高低温工况下的间隙变化,据此确定形状记忆合金弹簧的参数。最后对太阳帆在高低温工况下的薄膜内部应力进行了验证。     

基于形状记忆合金的空间分离装置研究进展

航天器需要分离装置实现空间分离功能,传统的火工品分离装置存在高冲击、高污染以及不可重复使用等缺点,形状记忆合金（shape memory alloy, SMA）可以有效解决传统火工品分离装置的不足。文章对国际上基于形状记忆合金的空间分离装置（shape memory alloy release device, SMARD）的研究现状进行了概述,对不同类型的 SMA 分离装置的研究进展加以介绍,进一步分析了用于微小卫星的分离装置研究进展;分别从承载能力、质量、体积、冲击性能、分离时间、重置性、兼容性七个方面对这些装置进行了分析对比,提出了进一步开发新型SMARD的建议,为SMARD的选择、设计和深入研究提供有益的参考。     

高回复力低密度新型航天高温形状记忆材料

针对当前高温形状记忆合金材料加工难度大、密度较高,而高温形状记忆聚合物材料回复应力小、难以满足实际应用需求的问题,制备了一种高回复力、低密度的新型高温形状记忆聚酰亚胺复合材料。该材料通过在形状记忆聚酰亚胺基体中引入双向碳纤维布作为增强相而制得,其玻璃转化温度为303℃,回复应力达130 MPa、密度为0.98×103kg/m~3。其回复应力媲美一些高温形状记忆合金,远高于其他形状记忆聚合物材料,但密度则不足合金的1/6。研究结果表明,该材料在形状回复过程中,能够掀翻为其自身重量170倍的金属板,在高温连接套管、自动开尾栓、弹性变形翼等领域有重要的应用前景。     

镍钛铪高温记忆合金薄膜研究进展

概述了镍钛铪高温形状记忆合金薄膜的研究状况,介绍了该合金薄膜的制备及热处理工艺,重点阐述了晶化特性、相变行为、显微结构、表面特性、形状记忆效应及力学行为,并对其相应的微观机理做了分析,最后指出了当前研究中存在的问题及将来的发展前景。     

用于连接与分离的非火工装置

文章主要介绍了几类航天上可用于连接与分离的非火工装置,如基于形状记忆合金(SMA)的连接释放装置,石蜡驱动器,低熔点材料释放装置。非火工装置具有冲击力小、无污染以及可重复使用等优点,非火工装置的这些优点正好是火工装置的不足之处,所以在不能使用火工装置的条件下可以考虑使用非火工装置。文章对接分离装置有一定的参考价值。     

用于连接与分离的非火工装置

文章主要介绍了几类航天上可用于连接与分离的非火工装置，如基于形状记忆合金（SMA）的连接释放装置，石蜡驱动器，低熔点材料释放装置。非火工装置具有冲击力小、无污染以及可重复使用等优点，非火工装置的这些优点正好是火工装置的不足之处，所以在不能使用火工装置的条件下可以考虑使用非火工装置。文章对接分离装置有一定的参考价值。     

一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验

研制了一种压紧释放装置,利用分组滚棒减小释放阻力,采用微小间隙(≤0.05mm)主动控制压紧面横向位移,由形状记忆合金(SMA)丝作为装置驱动源。文章提出了求解释放阻力与SMA回复力的设计方法,并对部件关键参数进行了设计与分析。经过试验验证,在预紧载荷12 000N、供电电流2A、-15℃真空环境下,释放时间为7.6s。与测量结果相比,释放时间与回复位移计算误差小于5%。此SMA压紧释放装置结构简单、功耗低、压紧面滑动微小,适用于精密展开部件的压紧与释放。     

国外航天金属材料的发展趋向(续)

金属材料在航天功能材料中也占有相当比重,在某些方面如磁功能材料、减震材料更是必不可少的。随着世界新技术革命的进展,新的金属功能材料如形状记忆合金、非晶态和微晶材料、贮氢材料等也正在航天领域得到日益广泛的重视与应用。(一)磁功能材料的发展动向磁功能材料用于变压、放大、记录、记忆、存储、功能转换等日的,在电工、计算机、记录仪、通讯设备、传感器中广泛应用,包括软磁、硬磁、永磁、磁记录、磁薄膜、磁泡材料等。目前主要发展动向是:1.开发非晶态材料采用以极高速度冷却熔融金属或合金等方法制成的非晶态功能材料,近十年来得到     

智能材料形状记忆合金研究进展（英文）

As one of the newly developing intelligent/smart materials, shape memory alloys(SMAs) have become an important material and have broad application prospects. With smart structures, the integration of SMAs as actuators and sensors in structural components, has drawn significant attention and interest in the aerospace field. In this paper, the research status of SMAs at home and abroad in recent years was reviewed, including the characteristics, classification, investigation progress and applications in the aerospace field. Finally, the development trend prospects for SMAs was also presented.     

Research Progress and Aerospace Applications of Shape Memory Alloys

As one of the newly developing intelligent/smart materials, shape memory alloys (SMAs) have become an important material and have broad application prospects. W...     

试论教育者的教育理想

教育理想是人们对教育发展的一种预期和设想。本文提出了教育者的教育理想的问题，并对它从概念的界定、表现出的特征以及在教育实践中的生成等问题都做了尽可能的探索。     

Greenhouse design integration benefits for extended spaceflight

It has been demonstrated that plants can be grown in microgravity, and almost every space programme has included experimental greenhouses to investigate technical and biological feasibility, as well as the habitability-related benefits of plant growth activities in space.Aside from nutritional and life support system applications, these benefits include sensory and spatial enhancement of the spacecraft environment, both through the plants as such and the design of their growth chambers, as well as by providing meaningful occupation through individual interaction. In view of long duration missions, plant growth facilities should not be regarded as a desirable add-on, but as an essential component of the habitat.Following a review of existing greenhouse designs and plants grown on past missions, the paper summarizes the benefits of greenhouses and outlines potential forms of architectural integration within the spacecraft interior.     

充气式天基太阳能电站方案构想

为了解决现有天基太阳能电站面临的技术难度和成本问题,尽早使其实用化,文章提出了一种新型充气式球形天基太阳能电站概念。概述了新型电站的工作原理、系统构成及功能,重点分析了通过采用球形柔性薄膜太阳能电池和空间充气展开结构材料技术,新型电站无须对日定向,能高效折叠存储升空和大大降低发电模块质量。文章还对新型电站总体设计、折叠展开、在轨刚化、高精度姿态控制及大功率电量存储和传输等关键技术进行了简要论述,可为未来天基太阳能电站的技术发展提供参考。     

航天遥感科学技术的发展

简要说明了航天遥感和航天遥感系统的概念和组成,特别对航天光学遥感成像链、成像系统和遥感系统的概念和组成做了论述,重点介绍了航天遥感科学技术的发展现状和发展方向,同时提出了发展我国航天遥感科学技术的若干建议。     

Space Phoenix

The US federal government is collaborating with a non-profit university consortium and its commercial project managers to develop the Space Shuttle fleet's expended external fuel tanks for scientific and commercial uses in space. Nearly a half dozen years in evolution, the Space Phoenix Program is a private-sector civil space programme with the long-term goal of opening the Earth's space to as many people, organizations and activities as possible, as soon as possible, and at the lowest cost to them as possible. In time it is expected to be a major focus for private-sector activities in space. This report describes how it will work.     

三维编织炭纤维预制件压缩性实验研究

采用压缩实验对三维编织四向、五向和六向结构炭纤维预制件在受压时的厚度与纤维体积含量的变化和压缩参数进行了研究,得到了首次压缩后干湿态炭纤维预制件的最大纤维体积含量,以及干态炭纤维预制件3次压缩后的最终纤维体积含量.结果表明,预制件的干湿状态和受压缩次数对预制件的压缩性有显著影响.预制件在卸除载荷后发生部分回弹,各编织结构预制件的初始预制件体积压缩性随着压缩次数的增加而减小;从结构上看,各编织结构预制件的编织纱截面和轴纱截面形状在压缩后发生改变.     

太赫兹成像系统的研究

文章介绍了工作在375GHz的太赫兹成像系统,成像系统由3个透镜、返波管源、倍频器、戈莱盒、金属线栅和示波器等部分构成。并用硬币做了太赫兹反射成像实验以验证成像系统效果。太赫兹信号照射到硬币上,逐点扫描硬币,检测经反射的太赫兹信号,提取出其信号幅度。实验结果表明成像效果良好,并采用非线性频谱外推算法对原始图像进行处理,提高了图像可视性。