星载高精度激光平移反射器设计与实现

为了实现星载激光雷达高精度指向确定,文章提出了一种高精度激光平移反射器的设计方案与实现方法。在设计中综合考虑结构力学稳定性、热稳定性和轻量化等因素,应用挠性支撑、胶隔离连接等方案保证激光平移反射器出、入射光轴的稳定性要求;选用碳纤维/环氧树脂复合材料实现激光平移反射器的轻量化设计,并通过碳纤维的对称铺层控制棱镜支撑筒的热膨胀系数。运用Hyperworks、MetroPro等仿真分析软件对设计方案进行分析计算,结果显示出、入射光轴稳定性偏差满足小于2.5″的指标要求。     

星载大口径反射器组件双向调节低应力装配胶接技术

大口径高精度反射器天线是夺取制信息权和制天权卫星的核心单机,其性能直接影响到数据反演的精度和准确度.大口径高精度反射器的性能核心指标在于反射面成型精度及反射面型面精度稳定性两方面,目前大口径高精度反射器研制的精度指标仍存在不稳定问题.文章提出了一种型口径大于1.5 m的星载大口径高精度反射器的低应力胶接装配技术.通过设计一种双向自由调节装置,保证反射器本体型面自由支撑状态下,通过调节背部接口,完成组件装配,最大限度降低反射器本体型面受力,降低反射器组件装配过程受力对型面精度的影响,确保反射器成型型面的高精度成型,实现反射器组件的低应力胶接装配.最终产品型面精度相较于本体精度,仅降低了不到0.012 mm r.m.s,相较于传统大口径高精度反射器胶接装配型面精度损失达0.03 mm r.m.s以上,该技术方法对高精度反射器成型具有显著提高.     

几种空间材料激光刻蚀的可行性研究

文章针对Kevlar／环氧蜂窝板热冲击试验中发现镀膜刻蚀栅条断裂的现象,提出改进蜂窝板表面状态的两种措施：（1）在Kevlar表面贴Tedlar薄膜;（2）在Kevlar表面贴胶膜。文章介绍了两种对激光吸收率不同的Tedlar膜和三种空间用胶膜材料在真空镀膜以后,用激光刻蚀后材料的微观表面状态、基体损伤等情况,最后得出这几种材料的激光刻蚀可行性结论。     

星载天线反射器形面主动控制研究现状与展望

星载天线是卫星系统的重要载荷,在远距离微波遥感、深空探测、军事侦查以及通信等领域起着决定性作用.随着天线频率和增益需求的不断提高,大口径、高精度成为星载天线主要发展方向.传统被动方法难以保证反射器在轨形面精度,而主动控制技术正成为解决这一问题的重要选择.介绍了天线反射器形面主动控制技术相关研究工作的进展,内容涉及形面主...     

高精度电解刻蚀技术应用研究

采用激光照排方法和高精度电解刻蚀工艺对航天发动机某种动环微米级超浅槽进行了试验研究,通过多种工艺因素对尺寸及表面质量的对比试验,掌握了高精度电解刻蚀技术的关键。     

近红外激光薄膜的损伤特性与抗损伤性能提升研究

在充分理解纳秒脉冲激光作用下近红外激光薄膜的损伤机制的基础上,分别针对反射元件和透射元件的损伤特点,探讨了两种元件的激光损伤规律,提出了有效提升近红外激光薄膜抗激光损伤性能的方法。结果表明:对于反射元件,采用优化后的膜系结构可以大大降低薄膜中由节瘤缺陷引起的电场增强效应,大幅提升损伤阈值2~3倍;对于透射元件,采用合理的刻蚀工艺可有效降低薄膜中的吸收缺陷,有效提升其损伤阈值约1.5倍。     

高精度多波束反射器温度敏感性分析及热控改进

为了满足高精度多波束反射器较高的热变形要求，需要采取有效热控措施减小反射器温度波动。通过数学分析与有限元仿真，对影响反射器在轨温度场的因素进行分析，包括天线表面太阳光吸收率、半球发射率、太阳屏透过率、卫星平台反照等。并据此对中星十六号卫星多波束反射器在轨温度场进行修正，得到了与在轨遥测温度吻合度较高的温度分析值，验证了分析的准确性。最后提出了4项高精度多波束反射器热控改进措施。     

高重复频率DPL激光辐照光学薄膜元件温升规律实验研究

光学薄膜是激光系统中最易损坏的薄弱环节。在高重复频率脉冲激光辐照下光学薄膜表面温度急剧上升,导致膜层应力、结构发生变化,最后出现宏观的灾难性损伤。文章采用红外热像仪实时测量了重复频率10 kHz 的DPL脉冲激光辐照下光学薄膜元件表面激光辐照中心点的温度变化,分析了影响薄膜元件温度变化的众多因素。结果表明,采用热导率较大的材料作基板的薄膜样品表面的温升较低;基板厚度越大的薄膜样品表面温升越低;薄膜表面激光辐照中心点的温度与样品的吸收峰值功率密度呈线性关系。     

单脉冲雷达天线技术评述

本文根据国内外文献并结合作者实践体会,比较全面系统地评述了战术导弹地面制导雷达站中所用单脉冲反射器天线的重要技术进展,指出其发展趋势.重点介绍了单脉冲反射器天线研制中的某些区别于常规反射器天线的特殊问题,包括最优化设计、缓和和差矛盾的措施、单脉冲加电扫描技术以及多频段共用反射器天线等.     

基于硅基MEMS工艺的快速控制反应镜制作

快速控制反应镜(以下简称快反镜)是光电精密跟踪系统中必不可少的组成部分,在消费电子、医疗、天文望远镜、激光通信等领域中有着广泛应用。基于硅基微电子机械系统(micro-electromechanical system,MEMS,)工艺制作微型快反镜，对于实现快反镜和跟踪系统的小型化、轻量化有重要意义。陈述了一款硅基快反镜的结构设计、工艺选择以及制作攻关过程。通过加工便利性、加工精度、加工可靠性与制作成本的综合分析比较,确定了MEMS深硅刻蚀工艺制作小型化快反镜可动结构技术思路。快反镜的制作中，通过“化面为线”的版图优化减少刻蚀面积解决了深硅刻蚀不匀问题，通过清洗方法的对比和择优解决了反射镜面表面清洁度问题，通过改变金属化方法解决了镜面的面形精度控制问题。测试结果表明，此款基于硅基MEMS工艺的小型化快反镜满足了设计和应用需求。     

基于吸波超材料的微带天线设计

为缩减天线带内雷达散射截面,设计出一种频带较宽的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀四个不同大小方孔的贴片形成的电谐振器,下层金属不刻蚀,作为整个金属地板。通过优化结构参数,得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体,吸波率达到97%,厚度只有0.3mm。仿真结果表明:通过渐变开孔,该吸波体吸波带宽大大扩展。相比普通微带天线,加载该吸波体后天线在工作频带内法向RCS减缩可达3~12.6dB,同时天线的增益也有较大提高。     

纳米碳粉掺杂对激光烧蚀GAP的推进性能影响

实验以含能聚合物聚叠氮缩水甘油醚(Glycidyl azide polymer,GAP）作为激光烧蚀微推力器的靶材。通过对不同浓度纳米碳粉掺杂和靶材厚度下激光烧蚀GAP的比冲、冲量耦合系数和能量转化效率测量，结合靶材喷射羽流图像，分析了纳米碳粉掺杂提高激光烧蚀聚合物靶材推进性能的机理，给出纳米碳粉掺杂的适用方式。实验结果表明：透射式下，掺杂纳米碳粉之后，聚合物对激光的吸收大幅增强，但激光烧蚀推进性能不随掺杂浓度增加而显著提升；纳米碳粉吸收激光能量形成温度极高的局部热区促进聚合物中化学能的释放，是推进性能提升的主要原因；掺杂纳米碳粉之后的GAP烧蚀深度降低，表现出面吸收特性；随着靶材厚度的增加，未完全烧蚀的工质质量增加，使得靶材的利用率大大降低，导致聚合物推进性能下降。实验中掺杂3%纳米碳粉、厚度为54 μm的GAP靶材最优能量转化效率超过250%，适合作为透射式激光烧蚀微推力器的靶材。     

Potential of laser-induced ablation for future space applications

This paper surveys recent and current advancements of laser-induced ablation technology for space-based applications and discusses ways of bringing such applications to fruition. Laser ablation is achieved by illuminating a given material with a laser light source. The high surface power densities provided by the laser enable the illuminated material to sublimate and ablate. Possible applications include the deflection of Near Earth Objects – asteroids and comets – from an Earth-impacting event, the vaporisation of space structures and debris, the mineral and material extraction of asteroids and/or as an energy source for future propulsion systems. This paper will discuss each application and the technological advancements that are required to make laser-induced ablation a practical process for use within the space arena. Particular improvements include the efficiency of high power lasers, the collimation of the laser beam (including beam quality) and the power conversion process. These key technological improvements are seen as strategic and merit greater political and commercial support.     

Structure design and mechanical measurement of inflatable antenna

This paper deals with the initial shape analysis, cutting-pattern analysis, surface accuracy measurement and modal testing of high-precision inflatable antennas reflectors that are intended for spaceflight applications. The initial shape analysis method, formulated on the basis of membrane theory and elastic mechanics, determines the required as-manufactured shape of the reflective surface of the antenna reflector. On the other hand, the cutting-pattern analysis method, with its formulation based on spring-mass representations, numerically calculates the required cutting pattern of the planar membrane gores that are to be assembled to form the 3-dimensional reflective surface. To validate the effectiveness of the proposed analysis methods, a 3.2-m antenna reflector model was designed, manufactured, and assembled for ground demonstration and testing. The reflective surface accuracy of this demonstration reflector model was measured by a photogrammetric measuring system. Shape adjustments of the reflective surface were performed by systematically adjusting the tension in the cables that were used to mount the reflector to its support structure. It was found that the reflective surface accuracy of the reflector model, as defined by its RMS error from a best-fit parabolic shape, was less than 1 mm. In addition, dynamic and RF tests were also performed on the demonstration reflector model. The test results indicated that the first-mode frequency of the reflector model agreed well with the corresponding analytical prediction, and its radiation pattern was also well focused.     

天线形变对风云卫星遥感图像的影响

为探究反射面天线形变对风云卫星毫米波和亚毫米波成像仪(MMSI)的亮温图像质量的影响,运用基于表面电流积分的物理光学方法计算天线辐射方向图,探究不同形式反射面天线形变下天线辐射特性的变化规律。结合MMSI的亮温图像的处理结果,评价图像质量的变化。实验结果表明:反射面天线的形变面积、形变位置和副反射面晃动发生变化时,天线的主瓣增益、副瓣电平和波束宽度等关键指标发生规律性变化,对MMSI的亮温图像质量产生不同形式的影响。当反射面天线的形变面积增大时,天线的主瓣增益减小,副瓣电平升高,进一步导致分辨率降低,噪声水平升高,亮温图像质量变差。     

圆极化双层微带天线的研究

利用经验公式和软件仿真结合的方法分别设计 S波段、C波段的圆极化双层微带天线 ,在驻波比 VSWR小于 2的情况下 ,天线的阻抗带宽达到 1 8.2 %。对双层微带天线工作在不同频段时的圆极化特性进行研究 ,并对 C波段出现的轴比变差、方向图不对称问题提出了改进措施     

一种用于频率可重构超宽带天线的改进的nABD测向算法

测向系统对于频带宽度、测角精度及测向范围等方面有着较高的要求。针对这一问题,对于接收天线的频率响应、阻抗带宽特性进行了可重构设计,以达到测向系统对宽频带的要求。同时,在所设计天线元方向特性的基础上,对传统的比幅测向算法nABD进行研究,给出相应的天线元加权系数调整方法,以获得较优的测角精度和测向范围。由仿真结果可知,所设计天线具有较好的工作频率范围与可重构阻带特性,所提测向算法可以获得较高的角度分辨率和较大的测向范围。     

激光模式对典型金属材料烧蚀影响的数值模拟研究

利用自编的LAMP程序计算了铝、镁和钛等3种金属材料的激光烧蚀温度场,重点分析了激光作用模式对烧蚀效果的影响,并考虑了材料表面反射系数随温度变化的情况。计算结果表明,对于同样的金属靶,当光斑和激光平均功率相同时,重频频率小、占空比小的激光烧蚀贯穿靶所需的时间最少。     

两种激光烧蚀微推力器工作模式的讨论

激光烧蚀微推力器技术是激光推进技术最有可能率先实现工程应用的技术研究方向。作为一种新型的空间推进领域电推进推力器技术,以其系统集成度较高、电功耗较低、冲量元精准等优势特性,在推进性能和系统集成等方面形成鲜明的特色,对于多种空间推进任务具备潜在的应用价值。以激光烧蚀微推力器发展历程为背景,总结提炼当前推力器技术发展趋势,提出了激光烧蚀微推力器目前最具研究价值的两种工作模式,分别对高低比冲两种不同工作模式进行了性能分析和比对,对激光烧蚀微推力器应用前景进行了展望,最后给出了进一步研究的建议。     

采用寄生单元的PIFA三频手机天线的设计

采用附加寄生单元的方式扩展频段,设计一种新型的PIFA三频手机天线。运用时域有限差分法(FDTD)计算该天线的回波损耗和方向图。仿真结果表明,天线在相应的三个工作频带(GSM900/DCS1800/ISM2450)内回波损耗S11<7.5dB(VSWR<2.5),增益大于0dB i,满足了无线通信系统对频段和带宽的要求。