面向大尺度结构的力学超材料减振技术

随着航天器的大型化发展,振动控制策略已成为被广泛关注的关键技术之一,尤其针对大尺度薄膜结构的低频振动问题,传统减振方法难以发挥作用。为此,提出了基于局域共振原理的力学超材料结构,并利用该材料设计了一种新型的中低频被动减振结构,通过改变超材料单元结构可显著调控减振带隙的位置与带宽,被动减振频率最低可达100 Hz以内,对未来航天器的振动控制有一定的指导意义。     

俄罗斯飞机整体壁板成形技术

整体结构件是一种将传统结构中的骨架元件、连接元件和蒙皮制成一个整体的特殊零件,其板类整体构件即为整体壁板。它已在现代飞机设计中得到了普遍的采用,并且成为飞机和航天器上最主要的承力构件之一。     

阻尼减振技术在航天领域中的实践

本文简述了阻尼减振技术在我国的运载火箭、卫星、导弹等航天器上的应用状况。同时,对于所应用的阻尼材料和阻尼复合结构设计亦给予简要的介绍。     

声振环境下航天器结构应力时程分析

航天器发射段严酷的声振环境可能造成薄壁结构上产生一定的裂纹损伤,评估这种裂纹损伤的重要前提是获得结构最大应力的时间历程。针对该问题提出一种航天器结构声振环境下应力时程分析方法。首先基于统计能量分析得到薄壁构件空间平均弯曲应力功率谱,然后基于应力翻倍原则考虑边界条件对应力集中的影响,获得薄壁构件上最大应力的功率谱,最后用随机相位正弦波叠加的方式对最大应力的时间历程进行模拟。针对某载人航天器,采用该方法计算其在发射主动段声振环境下的结构响应,分析其响应特性,得到了密封舱薄壁球底上法兰盘附近最大弯曲应力的时程,并采用雨流计数法对其循环计数特性进行了分析。研究结果可为航天器薄壁结构裂纹损伤评估提供参考。     

多孔扰流板对半封闭窄箱梁涡振的减振效果

大跨度桥梁涡激共振是影响桥梁运营阶段行车舒适性和桥梁构件疲劳寿命的重要因素。以某半封闭钢箱梁斜拉桥为工程背景,通过节段模型风洞试验研究了在宽高比约为8．1的半封闭窄箱梁底板外缘安装多孔扰流板气动措施的涡振减振效果。结果表明：对于这类半封闭窄箱梁,在上游侧安装多孔板的减振效果略好于上下游两侧同时安装多孔板的减振效果,只在下游侧安装多孔板的减振效果要明显不如前二者;此外,多孔板悬挑宽度对其涡振减振效果也有较大影响,一般来说多孔板悬挑宽度越大,减振效果越好,尤其是对于只在下游侧安装多孔板的情况,多孔板悬出宽度对减振效果的影响更明显。     

载人航天器在轨自主健康管理系统体系结构及关键技术探讨

针对载人航天器复杂化、任务多样化、在轨运行长期化的发展趋势,及由此对航天器在轨自主健康管理的能力提出的更迫切的需求,提出了一种在轨自主健康管理系统分层体系结构,并采用Observe-Orient-Decide-Act循环描述健康管理子行为之间的交互模型,可实现准确、高效的自主健康管理。并以空间站系统为例,研究了分层分级的服务部署、分类故障诊断、故障模型配置、基于构件的软件实现等关键技术。     

一种微型航天器对接机构的设计研究

针对立方星级别的微型航天器在轨对接任务,提出了一种通用对接机构的设计方案。方案采用捕获连接功能一体化设计,利用连接构件在对接靠近阶段形成捕获对接通道,提高了对接初始姿态偏差适应能力和相对姿态校正能力,并引入电磁力辅助对接过程。利用ADAMS软件对对接过程进行动力学仿真分析,结果表明,该设计方案能够实现可靠捕获和连接,完成两微型航天器的对接。     

超长复合材料应变能杆件连续自动化成型技术及应用

采用先进复合材料制造的应变能杆依靠收拢储存的应变能可自动伸展形成可起支撑作用的超长构件,这种构件具有收拢体积小和展开刚度大的优点,便于航天器发射时携带.特别是卫星天线和星际探测器的太阳帆尺寸要求越来越大,复合材料应变能杆因其突出优势在这些超大展开部件上有着广泛的应用前景.     

全封闭中空异型薄壁复合材料结构成型

以某航天器复合材料一体化摇臂为实例,针对其全封闭、非线性、变截面、变壁厚、细长中空的薄壁结构进行成型工艺方案研究。通过以可溶性芯模为铺层芯模,解决了铺层和脱模问题;选用气囊加压方式,解决了加压和成型问题。结果表明：经过4次-65～60 ℃的高低温循环试验,摇臂结构内部无分层、裂纹等缺陷产生;制备的复合材料摇臂顺利通过鉴定级力学试验,力学性能满足设计要求。采用气囊加压和可溶性芯模相结合的工艺方案,实现了低成本、短周期制备航天器复合材料主承力构件的目标,对类似的全封闭异型复合材料结构的研制具有一定借鉴意义。     

带缘板摩擦阻尼片高压涡轮叶片的减振研究

利用干摩擦阻尼对构件进行减振是1种简单又有效的方法,广泛应用于航空发动机叶片上,可以有效限制叶片的振动应力水平。针对带缘板阻尼片的高压涡轮叶片,基于滞后弹簧模型,以1次谐波平衡法与动柔度法结合为基本算法,提出了1种由气动力计算激振力的方法,并对其影响参数进行研究。对该叶片进行了稳态应力响应的计算,得到使叶片振动应力最小的最优正压力,并对阻尼片质量进行了优化分析。结果表明:现有的阻尼片质量在比较合理的范围内,可以起到较好的减振效果,为提高减振效果可适当增加阻尼片质量。     

磁强计在航天器上的应用与前景

随着科学的进步,磁强计已被广泛地应用于航天器.本文首先根据磁强计测量原理的不同,对其进行分类.分别介绍各类磁强计的物理测量原理,描述其特性、精度、适用范围.同时概括目前在航天器得到较广泛应用的磁强计.在此基础上,进一步具体分析磁强计作为卫星载荷、姿态测量和控制以及自主导航轨道计算的方法、作用和特点.然后,针对这三个方面应用指出其在航天器上应用存在主要问题和关键技术.最后,对磁强计在航天器上的应用进行总结.同时对其未来的发展进行展望,磁强计在航天器上仍有着良好发展前景.     

航天器自主导航状态估计方法研究综述

自主导航是航天器自主运行的核心关键技术。状态估计是实现航天器自主导航的核心手段,是指实时确定航天器在轨位置、速度和姿态等导航参数,是航天器自主导航技术的重点发展方向之一。首先,针对航天器自主导航的实际需求,阐述了研究航天器自主导航状态估计方法的必要性,具体从导航系统可观测性分析、导航滤波算法、导航系统误差补偿3个方面介绍了航天器自主导航状态估计方法的研究现状;然后,分析并总结状态估计方法在航天器自主导航系统中的实际应用;最后,结合理论研究和实际应用,给出了状态估计方法目前存在的主要问题并对其后续发展进行了展望。     

航天器故障诊断和预测天地一体化集成系统

在轨航天器和地面航天飞控中心天地2个系统缺乏相互支持和配合，是导致对航天器故障诊断和预测能力不足的重要因素之一。为了提高航天器故障诊断和预测的有效性、可靠性和准确性，需要将天地2个系统集成为一个整体（天地一体化系统）。设计了航天器故障天地一体化集成诊断和预测系统，讨论了航天器故障天地一体化集成诊断和预测方法，对航天器故障天地一体化集成诊断系统和方法的特点进行了分析。将天地2个系统集成在一起对航天器故障进行诊断和预测，其效率、准确性和可靠性较高。     

基于轨道可达域的机动航天器接近威胁规避方法

面对日益复杂的空间安全形势,基于轨道机动可达域分析提出了机动航天器接近威胁计算、评估和规避方法。首先,基于可达性判据给出机动能力受限的航天器单脉冲轨道机动可达域求解方法。其次,通过判断在轨航天器自身轨道与来袭航天器机动可达域间的位置关系计算其位于威胁域内的区段,进而得到轨道危险区。再次,基于两航天器进出危险区的时间定义了威胁评价指标,从空间和时间的窗口匹配性角度分别评估在轨航天器受来袭航天器的威胁程度。最后,给出了基于最小化危险区的航天器最优多脉冲接近威胁规避策略,对比了多个脉冲方案结果。仿真结果表明,在轨航天器能够在满足给定约束条件下实现对危险区的机动避让,并以最小燃料消耗回归正常运行轨道。     

超塑性的最新研究开发

日本名古屋工业技术研究所的马渊守等人阐述了超塑性的一般特征、高速超塑性的最新研究进展及在航空航天器构件上的应用实例。超塑性对于多晶材料来说,应变依存于高应变速率,不产生缩颈而能延伸百分之几百。具有大延伸率、大应变速率敏感性指数和小流变应力的超塑性材料能够进行超塑整体成形,故对飞机构件成形很有效。能够采用超塑气压胀形成形出形状复杂的零件,如涡轮零件,壁板以及蜂窝结构等超塑性的最新研究开发     

载人航天器地面通风设备参数研究

针对航天器总装过程对地面通风设备控制密封舱内的大气温湿度和通风、保证舱内环境要求并保障舱内操作工人的新鲜气体供应的需求,研究了航天器地面通风设备的主要技术参数的设计与确定方法。结合理论推导与工程实践,给出了如何从载人航天器自身主要技术参数出发,通过迭代计算得到能够满足要求的地面通风设备主要技术参数。某载人航天器地面通风设备设计过程对该结果的应用验证了其有效性,可为后续航天器地面设备研制提供参考。     

航天器动量轮卸载计算等效加速度的误差分析

评估航天器动量轮卸载对其轨道的影响,通常将其发动机的喷气推力转化为对航天器的冲量,以其等效加速度作为航天器摄动信息进行计算。整个过程是连续或者分段连续的,由于只能得到离散的发动机遥测参数,因此计算并非便捷。经比较全面地对计算等效加速度影响的相关参数(包括质量、卸载持续时间和发动机安装角度等)进行误差分析,可为精确计算航天器的动量轮卸载引起的等效作用提供参考依据。     

工艺动态

钎焊铝合金蜂窝壁板及其应用　　钎焊蜂窝壁板是用钎焊将铝质的蜂窝夹芯和面板连接的全铝合金壁板。与胶接蜂窝壁板相比 ,它的钎缝强度高、重量轻、刚性好 ,在民用上可作为运输机械和建筑物的构件。钎焊蜂窝壁板构件不但重量轻 ,而且共振频率高 ,减振性好。当用于铁路列车和汽车的车身时 ,有利于提高车辆速度 ,降低能耗 ,提高安静性 (降低车内噪音 )和乘坐舒适感。当用于建筑物构件时 ,隔音性好 ,而且因轻量性和平面度好而主要用作装饰材料。日本实际应用的例子有 :50 0系列新干线高速列车的车身侧壁和地板 ;马自达ＡＺ550轿车地板和部分壁…     

基于LS-dyna的带冠叶片碰撞减振仿真研究

本文建立了带冠叶片碰撞减振的有限元模型和试验系统,用仿真方法研究碰撞阻尼减振效果与振动系统各参数之间的关系。研究结果表明,带冠叶片碰撞阻尼具有显著的减振效果,其减振机理主要是限幅作用;叶冠间隙越小,碰撞减振效果越好。叶片动应力对激振力幅值变化不敏感。     

大型复合航天器的建模与分散控制技术

综述了空间站一类大型复合航天器的建模与控制方法,首先分析了大型复合航天器的结构动力学特性以及对其进行有效控制所面临的主要困难,然后研究了便于控制系统工程实现的大型复合航天器建模方法,继而对大系统分散控制技术在大型复合航天器控制中的应用前景作了详尽分析,指出分散变结构控制方法和分散协同控制技术在大型复合航天器控制中的优越性;最后还探讨了大型复合航天器系统设计中必须注意的一些工程实际问题。