光纤光栅测温技术在航天器中的应用研究

为减小航天器测温系统的质量和减少测温用线缆,提出了采用光纤光栅传感器测温的方案。该方案利用回波光谱区别不同的传感器,实现在一根光纤串接多个传感器进行测温。文章讨论了光纤选择、光谱分配等问题,并利用卫星天线测温应用实例验证了光纤光栅测温的效果。结果表明:光纤光栅测温技术在航天器中应用是可行、有效的,传感器的测温精度达到了0.01℃,与热敏电阻方案相比,能大幅减少测温线缆。该方案可为航天器测温系统线缆和质量优化提供设计参考。     

光纤光栅光谱异常模式判别和自适应分段拟合在温度标定中的应用

针对空间真空和温度交变环境下光纤光栅（fiber Bragg grating, FBG）反射光谱工作模式识别困难以及测温精度不足的问题,提出一种FBG反射光谱异常模式判别方法,并对所获取的波长?温度曲线进行自适应分段拟合。实验结果表明:在大气常温与高真空热环境下,该方法对于FBG反射光谱异常模式的识别准确;波长?温度自适应分段拟合残差分别为0.052 126和0.017 083,满足空间真空热环境下FBG传感器的测温精度要求。     

光纤应变传感技术在固体火箭发动机测试中的应用

介绍了利用光纤光栅传感器组成固体火箭发动机光纤智能健康监测系统的基本原理，研究了光纤传感器缠入复合材料壳体的工艺问题，构建了光纤智能实时监测系统，并通过水压试验对试样进行了实时监测，取得了良好的效果，初步验证了光纤智能实时监测系统的功能，表明基于光纤光栅传感器的健康监测系统在固体火箭发动机领域有着良好的应用前景。     

高温压力传感器无引线封装研究

针对高温压力传感器有引线封装在恶劣环境下的弊端，本文对无引线封装进行研究。首先，对无引线封装结构进行设计，并明确了适用无引线封装的高温压力敏感芯片结构；其次，研究了耐高温低应力气密封装工艺、低应力黏片工艺、无引线电气互联工艺，并实现工艺兼容。最后，将该无引线封装结构应用于高温压力敏感芯片，评估无引线封装效果。经测试，无引线封装结构漏率为10E-8 Pa·L/s，工作温度达300 ℃。本文的研究将拓展高温压力传感器应用领域，提高传感器恶劣环境的适应性及可靠性。     

空间环境对聚氨酯涂覆织物力学性能影响试验研究

试验研究了模拟空间环境对聚氨酯涂覆织物力学性能的影响。结果表明:单面涂覆聚氨酯芳纶复合材料力学性能在高温、低温下降低;湿热、高低温交变和复合环境对其力学性能影响不明显。双面涂覆聚氨酯尼龙纤维力学性能在低温下明显增强,在高温、湿热环境下降低;高低温交变和复合环境对其力学性能影响不明显。     

酚醛树脂基复合材料表面局部发暗技术研究

以低压钡酚醛树脂及无碱玻璃纤维布经浸胶、缠绕、加热固化等工序制造的缠绕玻璃钢防热层，加工外形后发现局部表面颜色黯淡甚至发黑，通过采用光学宏观分析、氧一乙炔线烧率试验、反射红外光谱分析及理化性能试验等手段，经综合分析得出了产生此现象的主要原因，并提出相应的预防措施，同时进行了实践验证。     

基于光纤传感的航天器结构健康状态监测研究

从航天器结构健康状态监测对先进传感技术的需求出发,论述了国内外基于光纤传感的航天器结构健康状态监测研究现状及发展趋势,尤其是对美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)的研究情况做了重点介绍,并总结了国内外光纤传感技术存在的差距。分析光纤传感关键技术,包括光纤光栅密集复用技术、基于光频域反射的解调技术、光纤传感设备轻小型化技术等,提出了光纤传感技术在航天器上的应用特点,以及应用中需要注意的问题,可为相关研究提供参考。     

低温状态点火瞬间固体发动机药柱结构响应分析

采用线粘弹性模型,针对固体发动机低温状态点火瞬间的推进剂相关力学特性对固体发动机药柱进行了低温状态点火瞬间的结构响应分析。点火瞬间的推进剂模量变化不大,对药柱的结构响应影响较小;而推进剂在不同状态下其泊松比并非一定值:低温状态下推进剂泊松比的值较小,点火升压下推进剂泊松比迅速增大至接近0.5,推进剂泊松比的微小变化对药柱的结构响应有很大影响。分别计算分析了低温状态点火瞬间推进剂泊松比为定值时与推进剂泊松比为非定值时的药柱结构响应仿真结果。分析结果表明,低温状态点火瞬间的药柱应变呈不断增高而应变率则逐渐降低;计算得圆管型模拟发动机的安全系数为1.48,这比推进剂泊松比为定值时计算得到的安全系数的值减小了13.5%。     

空间环境铝合金板结构热属性光纤监测技术研究

针对空间结构受热循环载荷作用而影响航天器功能与安全的情况,采用温度补偿方法,对基于分布式光纤传感器的板结构热应变和热变形测量技术进行研究,提出了一种基于光纤应变转换矩阵的铝合金板热膨胀系数计算方法,考虑了材料横向应变对结构热膨胀系数测量精度的影响,可为各向异性复合材料构件多方向热膨胀系数测量提供理论支持。研究表明:温度-70~100℃范围内,铝合金板所受热应变引起光纤光栅中心波长偏移量约462.4pm,中心波长偏移量与温度的相关系数约0.999;在温度100℃热载荷作用下,铝合金板在横、纵向变形量均约0.75mm;铝合金板热膨胀系数随温度变化呈现非线性,低温下不能将铝合金材料热膨胀系数近似为常数。研究为后续航天器空间服役状态在轨监测提供参考。     

航空航天用CQFP封装复杂集成电路振动夹具优化设计

针对航空航天对复杂集成电路振动试验的严酷条件以及芯片封装的复杂特性,文章以某航空航天用CQFP228封装复杂集成电路振动夹具设计为实例,采用基于ANSYS Workbench软件的拓扑优化和多目标遗传算法（MOGA）对振动夹具进行结构设计优化,并对夹具结构进行扫频振动及随机振动响应仿真分析,最后通过试验证明了夹具设计的有效性及合理性,有效解决了集成电路夹具设计中容易出现的试验共振、动态响应差和夹具质量过大等问题。     

高速低温湿度传感器动态特性试验研究

给出了一种测量介质是低温高速流体介质时传感器的响应时间的模拟试验方法，即测出传感器在常温条件下，在介质为不同速度的空气中的响应时间，然后根据传热分析，推算出传感器在实际工作情况下响应时间的变化趋势．还给出了一种验证试验方法，即传感器和标准传感器同时参加发动机试车搭载试验。试验结果表明该模拟试验方法是可行的，有效的和多快好省的，具有很大使用价值。     

基于电磁矢量传感器阵列的广义旁瓣相消器

提出一种基于特殊电磁矢量传感器阵列的广义旁瓣相消器。首先在理论层面推导得到广义旁瓣相消器最优权矢量;针对信号是否在偶极子均匀圆阵处发生极化失配的四种情况进行讨论,进而明确阵列广义旁瓣相消器的适用场合;最后对广义旁瓣相消器和Capon波束形成器进行性能对比。理论分析和仿真实验表明,将广义旁瓣相消器推广到电磁矢量传感器阵列...     

印制板组件灌封胶的选择及应用

选用ＧＮ５２１有机硅胶做雷达印制板组件的灌封材料；在灌封过程中，重点解决了堵漏、真空排除气泡、胶与电装板的粘合等工艺关键；通过对灌封的电阻板组件进行高、低温及温度冲击试验，电测试正常，胶层无变化，全部达到试验大纲的要求。     

航天光学遥感探测器滤光片环境考核方法

滤光片是航天光学遥感探测器的关键部件,其环境稳定性直接影响到探测器的光谱响应特性。文章以现有的航天器、电子元器件、光学膜层等环境考核标准为基础,参考欧空局、DALSA(加拿大数字影像器件公司)等的考核条件,并结合在遥感相机研发生产过程中与滤光片相关的环境考核项目,首次提出了一套针对航天光学遥感探测器滤光片的环境考核方法,给出了考核项目、考核流程、参考试验条件、测试项目、测试方法。考核项目包括高低温循环、热真空、热存储、湿度、辐照考核;测试项目包括光谱特性测试、膜层牢固度测试。该方法已在遥感型号产品上实施并得到在轨和地面试验验证,可作为滤光片环境考核的参考。     

层合板斜面形胶接挖补修理力学性能试验研究

对斜面形胶接挖补修理后层合板的拉伸性能和弯曲性能进行了试验研究,分析了挖补斜度、铺层角度对修理后层合板拉伸和弯曲强度及破坏形貌的影响,修理后试件强度与完好试件进行对比,了解影响因素的作用及挖补修理的恢复效率。试验结果表明:[0/90]_(4S)铺层试件拉伸强度恢复率为16.63%～50.75%,弯曲强度恢复率为39.50%～62.58%;[±45]_(4S)铺层的试件拉伸强度恢复率为45.55%～69.89%,弯曲强度恢复率为77.45%～109.88%。不同铺层角度和挖补斜度的试件表现出不同的破坏形貌,各类型试件主要的失效模式为胶层失效和纤维撕裂,挖补斜度较小时,表现为胶层失效;挖补斜度较大时,并伴随有纤维撕裂;随着挖补斜度的增大,撕裂现象愈加严重,撕裂方向主要沿着原试件铺层方向。试验结果可为实际挖补修理工艺优化提供依据和指导。     

影响行波型超声马达真空低温性能的因素

在真空低温的苛刻环境下,测试了盘形行波型超声马达的负载特性和转速稳定性。引 入输出总功率的概念,分析了在真空低温下超声马达的驱动特性变化情况。针对超声马达的 结构组成,探讨了几个影响非常态下超声马达驱动性能的因素,如胶粘剂、摩擦材料、压电 陶瓷等,为非常态下的超声马达结构设计提供指导。结果表明,随着温度降低,压电陶瓷的 压电性能下降,但采用低温胶制作定子时,超声马达在低真空和低温-80℃环境 下仍能运行。Ekonol基复合材料的摩擦性能受温度的影响较小,适合低温使用。
     

大口径胶粘主镜装调的有限元分析

文章针对采用胶粘工艺的轻量化大口径主镜装调过程中涉及的几种典型受力状态进行了研究。首先,建立了包含胶层的主镜组件精确的有限元模型,并考虑了胶斑的径厚比较大时对其弹性模量参数的修正;其次,利用有限元法结合Zernike拟合程序分析了强迫位移、1gn自重、均匀温升、胶层收缩、主镜两点支撑检测状态下主镜面形的变化,其中采用温度载荷等效的方法对胶层收缩在Patran/Nastran环境下进行了模拟。结果表明主镜组件自重变形和热变形对面形影响较小,而强迫位移0.01mm、胶收缩1%产生的应力、以及主镜两点支撑检测时对主镜面形影响显著。此外,对主镜两点支撑状态进行了试验检测,其面形变化与分析结果吻合。     

超低温环境下光纤布里渊频移特性研究

针对高温差和超低温广泛存在的空间环境，了解航天器材料及结构的热应变稳定性对于保障航天环境模拟地面试验的可靠性具有重要意义。布里渊光时域分析（BOTDA）技术能够同时检测温度和应变，且具有高精度、长传感距离、抗电磁干扰及低成本等优势，但作为传感元件的光纤能否适应空间冷黑环境还未可知。文章首先利用BOTDA解调仪获取了2种典型标准单模光纤在超低温下的布里渊增益谱（BGS），然后通过实验数据分析光纤的超低温性能，最终标定了2种光纤的温度和应变系数。结果表明，受试光纤在超低温下仍能形成洛伦兹形状的BGS，且实际频移量与低温对应的理论频移量一致，满足超低温空间环境下BOTDA传感器的测温范围要求。     

超光谱仪光栅面形对光谱性能影响的仿真分析

鉴于普通光学镜面分析技术研究光栅面形对超光谱仪光谱性能的影响具有精确度低且过程复杂的劣势,文章提出了一种用于分析光栅面形的全链路仿真分析方法。该方法综合考虑衍射和像差信息,利用有限元建立超光谱探测仪光栅结构变形模型,采用Zernike多项式作为结构分析与光学分析之间的接口工具,对光栅面形数据进行处理,得到光栅面形拟合结果,通过光学软件Zemax计算得到光栅面形对光谱畸变和光谱分辨率的影响。仿真分析结果表明,光栅面形的变化对系统的光谱畸变(如光谱弯曲和色畸变)影响较小,基本控制在1/5个像元内;对系统的光谱分辨率影响较大,当光栅面形导致其刻线位置发生较大误差时,对光谱分辨率有明显影响。     

Vectran织物复合材料冲击响应与失效模式分析

文章以Vectran纤维织物与涂覆低温硅胶的Vectran织物复合材料为研究对象,通过低速冲击实验研究了材料的冲击响应与破坏模式,分析了冲击速率、冲头尺寸与冲头形状对材料冲击特性的影响。实验结果表明:Vectran纤维织物冲击破坏模式主要为主纱线的拉伸破坏,以及冲头非接触区域纱线的弹塑性变形与滑移;涂覆硅胶的Vectran织物复合材料冲击破坏模式主要为纤维断裂和拔出;织物复合材料具有明显的应变速率效应。