基于非线性有限元的网套补偿器轴向刚度特性及计算方法研究

网套补偿器在航天管路系统中广泛使用,补偿器的轴向刚度是其基本力学参数,然而其复杂的微结构特征使得轴向刚度呈现强烈的非线性。为实现对网套补偿器轴向拉伸全过程的仿真计算,从钢丝网套入手,基于钢丝的螺旋梁模型,分析了轴向长度、螺旋角及网套直径对轴向刚度的影响,结果表明轴向长度和螺旋角将显著影响轴向刚度;分析了边界条件的影响,结果表明在计算轴向刚度时固定边界与约束径向位移的循环边界可以互换。结合网套刚度分析的结论,提出了基于接触关系的子网套刚度分析方法,解释了拉伸时轴向刚度非线性变化原因,进一步建立了2/N波纹管-螺旋梁复合模型以及2/N单波-单锭螺旋梁复合模型用于不同刚度阶段的有限元计算。算例结果表明,仿真获得的力-位移曲线与试验曲线一致性较好,高刚度阶段的轴向刚度误差为3.40%。     

扁平型外转子混合磁悬浮飞轮动力学分析

针对扁平型外转子磁悬浮飞轮,考虑轴向被动悬浮刚度影响,采用理论模型与数值模拟相结合的方法,对系统静态悬浮和稳定旋转两种工况下的动力学特性进行了研究.结果表明,静态悬浮时,轴向刚度的变化对径向摆动固有频率影响明显,径向刚度的变化主要影响系统径向刚体平动固有频率,振型交换区内系统振型为转子刚体平动与摆动的叠加;稳定旋转时,轴向刚度的变化主要影响低速圆锥涡动频率,径向刚度的变化主要影响圆柱涡动频率.     

固体发动机柔性喷管扩张段刚度分析

基于某发动机柔性喷管结构，用弹簧模型替代柔性接头，建立计算模型，对不同控制力作用下的柔性喷扩张段支耳的轴向和径向刚度进行了三维有元分析计算，本计算分析，对固体发动机推力向量控制有一定的参考价值。     

高工况涡轮泵轴系状态对工作可靠性的影响

对涡轮泵轴系运转时的跳动量及稳定性对产品可靠性的影响进行了研究。通过对不同频率下的轴系跳动量的对比以及对轴心轨迹的研究发现,轴系的整体刚度与主要零件的松脱转速是影响转子系统动力特性稳定的主要因素,轴系的支撑方式和质量分布与转子的振型、径向跳动量密切相关。通过改变轴系状态可以提高转子系统的动力稳定性,减小轴系的径向跳动量,使转子的振型合理,从而提高涡轮泵的可靠性。     

动压轴承刚度测量

动压轴承的刚度直接影响陀螺仪表的精度和可靠性，尤其是在径向与轴向刚度下对称时，在过载情况下、会产生不等刚度的误差力矩。因而必须对动压轴承的承载能力、刚度和刚度的对称性进行检查，文中提出了刚度测量的几种设计方案，可以作为设计测试结构的参考。     

整体复合裙的铺层比优化设计与轴压性能分析

通过有限元法研究了炭纤维无纬带与平纹布铺层的体积比λ对整体复合裙抗轴压性能的影响。分析表明,λ为7∶3时,复合裙的抗轴压性能较好。对用树脂传递模塑(RTM)工艺制备的具有优化铺层方式的复合裙进行了轴压性能试验,试验所得复合裙的轴压刚度与计算值的偏差为9.5%,试验的轴向应变-载荷曲线与计算的轴向应变-载荷曲线趋势基本一致。     

轴向磁路永磁陀螺马达电磁参数的优化设计

本文以三维磁场的二维近似方法计算了轴向磁路永磁陀螺马达的气隙磁场，分析了马达的磁路机构，在磁场的电势计算的基础上推导出马达铜耗的计算方法，以气隙，极对数和磁极内径为变量。以铜耗为目标函数对轴向磁路永磁陀螺马达进行优化了设计。     

复合材料径向和轴向螺栓连接失效预测方法及失效模式分析

大型火箭舱段间的复合材料端框连接主要由径向螺栓连接和轴向螺栓连接组成,设计了不同铺层和几何尺寸的连接试验件,并通过试验获得了失效载荷和失效形式。然后,选择了3种渐进损伤方法进行了连接结构的失效预测,并将预测结果与试验结果进行比较,结果表明：采用基于细观力学的复合材料渐进损伤方法,15组径向连接试验件失效载荷计算误差最大为17.3%;4组轴向连接失效载荷计算误差最大7.4%;预测的失效形式与试验结果接近,为连接结构确定了合适的失效预测方法。采用数值分析结果揭示了复合材料单向层的主要失效模式。为复合材料端框连接的设计研究提供了可用的失效预测方法及详细的失效模式分析结果。     

C/C喉衬近净尺寸制备及性能

采用径向针刺工艺制备了近净尺寸针刺C/C喉衬预制体,通过热梯度CVI和树脂浸渍碳化复合工艺对预制体进行了致密,利用μ-CT、光学显微仪表征了C/C喉衬材料微观孔隙和热解碳织构,分析了喉衬材料的弯曲性能。结果表明,径向针刺过程形成的损伤型孔隙通道与碳源气体传输方向一致,提高了碳源气体传输效率,使径向针刺喉衬CVI增密效率比传统轴向针刺喉衬提高10.9%。预制体近净尺寸成型缩短了烧蚀区域碳源气体的渗透距离,喉衬材料烧蚀区域形成了高织构热解碳,有利于喉衬烧蚀性能的提高。径向针刺喉衬的轴向弯曲强度比轴向针刺喉衬提高150%。     

基于FPGA的相控阵天线波束控制器设计

相控阵天线的电扫描特性使其具有扫描灵活、指向精确、可靠性高和抗干扰能力强等特点.波束控制技术作为相控阵天线的关键技术之一,直接影响系统效能的发挥.多波束相控阵天线支持跳波束通信模式,对波束的快速切换提出了更高的要求.针对波束扫描快速响应需求,对常规波束控制算法进行分解和优化,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的移相码快速计算方法,采用cordic IP核计算公共因子三角函数值、乘法器IP核做有符号小数乘法运算、查表赋值法进行小数乘加运算、分区比较法对数据进行归一化处理和除法计算,每个单元移相码计算时间仅3个时钟周期.满阵256单元计算时间约26 us,通过仿真表明,该算法可以快速而准确的计算出天线单元所需的移相码,实现波束扫描快速响应性能.     

数字馈相条件下相控阵雷达最优扫描波位研究

针对相控阵雷达扫描波位序列的编排问题,从天线波位的几何关系出发,提出了基于相交电平约束的最优扫描波位序列的编排算法以及最佳波住序列的性能评估指标,并在此基础上,重点分析了数字馈相对天线最优扫描波位序列的性能的影响。分析计算表明,在目前移相器位数很难做高的条件下,数字馈相将使最优扫描波位序列的性能严重恶化,在实际设计中必须对扫描波位序列进行优化设计。     

宽带相控阵馈源可展开反射面天线研究

为满足星载高增益天线的应用需求,本文设计了一种带有相控阵馈源的伞状可展开反射面天线。首先介绍了反射面天线可展开机构的原理及设计,由碳纤维天线肋和金属编织网面组成反射面,在高精度可展开机构的动作下实现其收拢和展开,从而大幅减小其收藏包络尺寸。对于直径为1.14 m的可展开反射面天线设计了宽带相控阵馈源,采用金属Vivaldi天线作为相控阵单元,根据极化方式、焦径比和扫描范围选择排列成双极化矩形阵列,使可展开反射面天线在8～16 GHz内实现二维波束扫描,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,宽带相控阵馈源能够有效地增加可展开反射面天线的视场,反射面天线在8 GHz、12 GHz和16 GHz时扫描到0°的增益分别是38.03 dB、40.65 dB和41.48 dB,扫描到+3°的增益分别是37.68 dB、40.68 dB和41.09 dB。     

含间隙天线折展机构模块精度分析

针对天线折展机构连接运动副间隙引起天线折展过程运动不确定、精度下降等问题,提出了基于"无质量杆"模型来模拟自由状态的含运动副间隙机构建模方法。该方法基于D-H法建立了天线3个闭环的几何关系模型,将无质量杆模型引入天线几何关系中,获得了展开误差的计算模型。通过综合运用蒙特卡洛法实现了自由状态折展机构展开误差计算。计算结果表明:转动副间隙对折展机构单元肋展开在Z方向上展开精度影响最大,单元肋展开最大误差为0.353 mm,可为天线折展机构设计提供了参考。     

基于线性调频先纤栅的相控阵天线的可变延迟线

对受控于单个线性调频光纤栅的相控阵天线的性能进行了理论分析和试验分析。为了比较渡束形成技术在微波天线应用中的性能和稳定性，本文提出了由传统光信号调制技术和单边带（SSB）调制技术组成的两种方法。使用40厘米长的线性调频栅来测量相位响应和幅度响应，并计算出相应的天线方向图，以此来验证两种配置的宽波段运行特征和连续空间扫描特征。在线性调频栅给定时，SSB调制技术实际上可以替换第一种具有更宽运行带宽（4～18GHz）的调制技术，并且对光纤栅的要求更少。     

星间链路中天线扫描及初始位置处理技术

文章对星间链路中天线的扫描捕获技术进行了理论分析和仿真研究，通过对几种扫描方法进行分析，设计了恒线速度的螺旋扫描策略，并提出了一种新的天线初始角度在螺旋扫描中的处理算法。     

空间天线弹簧展开机构在轨展开热分析研究

径向肋伞状天线采用缓释弹簧分布式驱动技术实现在轨展开,弹簧展开机构可靠工作成为影响天线功能实现的决定性因素。机构暴露在舱外恶劣的空间热环境中,但其内部结构热变形和润滑特性等需求对工作温度提出了严苛的要求。本文结合伞状天线弹簧展开机构入轨初期的瞬时控温要求和卫星热控资源约束,采用有限元分析软件TMG,建立完整的热数学模型对机构在轨展开时刻温度水平进行了瞬态热分析和主动控温加热器优化设计。飞行遥测温度数据表明,弹簧展开机构热控设计合理可行,满足在轨展开时刻的工作温度要求,为天线成功展开奠定了良好的基础。     

504所天线近场测量实验室（二）

简要叙述了５０４所天线近场测量系统的组成，主要对近场平面扫描架的机械结构性能以及如何对扫描架的安装校准作了较详细的介绍，列出了各个轴的校准数据和最终的校准结果，同时也列出了扫描探头的型号、尺寸，对ＯＲＢＩＴ公司天线测量软件ＡＬ－２０００也作了简要介绍。     

增强S型波纹管结构耐压强度分析技术

针对某型液体火箭发动机燃料摇摆装置中的增强S型波纹管,采用理论解析和数值仿真技术进行耐压强度分析研究。研究表明:增强S型波纹管耐压强度数值仿真有限元模型必须采用分层波纹管结构型式,简化成单层波纹管模型仿真计算结果误差较大;合理选用波纹管有限元模型的网格密度,不仅可有效保证耐压强度计算结果精度,还可减少计算机仿真计算时间;波纹管的材料、总厚度、波形等参数不变的条件下,适当增加波纹管层数,可提高波纹管的径向刚度,减少波纹管的轴向刚度。     

东三通信天线（结构）研制

东三通信天线是我所与德国MBB公司合作研制的、处于国际先进水平的天线分系统。天线电设计采用了频率复用及赋形波束技术,在结构上采用了极化敏感反射器、两套多喇叭馈源、电动展开机构、全部复合材料蜂窝结构设计等先进技术。天线重量轻,刚度好,展开重复精度高。在设计中进行了结构分析、热分析等严格的分析计算工作,对产品进行了一系列的测试试验。文中对设计、试验、分析等进行了简略的介绍。     

卫星挠性枢轴式天线定向机构的有限元结构分析

挠性枢轴式天线定向机构是一种结构新颖、性能优良的卫星天线定向机构。本文用有限元法对其关键元件——挠性枢轴做了静态结构分析,讨论了矩形薄板单元在枢轴有限元分析中应用的方法,并给出了计算结果。本文提供的方法和程序可用于挠性轴的结构设计。