空间高精度长寿命谐波减速应用技术研究

面对日益增长的空间高精度长寿命机构的应用需求,文章以空间谐波传动为研究对象,首先介绍了谐波减速器在国内外的研究和应用现状,分析了谐波齿轮的失效模式和影响寿命的因素,分析了不同载荷、不同工作模式对谐波齿轮精度和寿命的影响,并设计了不同工况的寿命试验进行验证。基于研究和验证试验结果,给出了空间高精度长寿命谐波减速器应用时的关键控制指标。最后,通过一高精度谐波指向机构,进行了往复间歇运动寿命试验,验证了谐波减速器可满足3.6?106次往复间歇运动的长寿命使用要求,同时可保证机构指向精度达30″。文章对谐波减速器在空间其它领域应用提供了借鉴。     

双片消隙齿轮动力学建模与参数影响分析

由于导弹的复杂工作环境，雷达导引头伺服系统对其动力学特性及传动精度有较高要求。为提高其传动精度，一般采用双片齿轮消隙的方式消除回程误差。采用集中质量法建立考虑时变啮合刚度及齿面摩擦的消隙齿轮动力学模型，将消隙齿轮视为两对通过扭簧相互耦合的啮合副，并将齿侧间隙引入作为接触判定条件。通过动力学仿真研究了扭簧预紧力矩和扭簧刚度对消隙齿轮系统动态传动误差及谐振频率的影响。研究表明:扭簧刚度对系统动态传动误差及谐振频率影响较小，而扭簧预紧力矩的增大有利于提高谐振频率和抑制一阶谐振幅值，降低负载波动对系统的影响。由于扭簧作用产生额外的载荷，扭簧预紧力矩的增加会增大系统动态传动误差。     

基于自适应动态平差的导航星座自主时间同步方法

基于近代平差理论系统地讨论导航星座的自主时间同步问题,建立了自主时间同步的空间自由网平差模型,提出基于星间双向测距链路和原子钟模型的自适应动态平差算法。该算法对污染测量值采用抗差M估计,而对各卫星钟差模型采用不同的自适应因子调节。给出了简要的理论分析和关键的仿真技术。结果表明,该算法能有效地控制观测误差和模型误差的影响,实现星间高精度自主时间同步。     

X射线脉冲星导航中钟差的可观测性问题

标准X射线脉冲星导航(XNAV)能够求解航天器的位置信息,但航天器钟差会导致XNAV的结果产生误差.鉴于脉冲星周期的稳定性,在利用XNAV进行轨道估计中,将钟差作为状态变量进行估计的授时方案已被相关学者提出.一种针对卫星轨道修正专门设计的可观测性分析工具在文中给出,利用其能够有效地判断各个状态的可观测性情况.利用该方法分析将钟差作为状态变量的导航方案,其结果表明仅需2颗脉冲星就可以对全部轨道六根数,以及卫星钟差进行观测;仿真结果验证了可观测性分析结论,双脉冲星导航时系统可以达到60m的定位精度和60ns的授时精度.对比仿真同时揭示了该方案能够有效地抑制钟差对导航精度的影响,将由于钟差引起的定位误差减小20倍以上.理论分析与仿真表明,将钟差作为状态变量的导航方案是一种能够有效地估计钟差,并抑制钟差影响、提升系统估计精度的导航方案.     

空间站新型渐开弧面齿轮传动理论及试验研究

针对因空间站大型对日定向装置传动末端齿轮副尺寸大导致的中心距偏移及倾斜偏差问题，提出具有中心距可分性的新型渐开弧面齿轮，具备中心距补偿能力，有效解决末端齿轮传动中心距偏差问题;依据对末端传动指标要求及约束条件，采用渐开弧面齿轮传动技术对齿轮副进行设计、强度校核及仿真分析;设计并开展等比例方案下多套产品研制及多轮次齿轮副寿命试验研究工作，测试传动效率并观察齿轮齿面状态，以验证新型齿轮传动的中心距补偿能力及可行性。研究内容为大型传动机构齿轮副方案设计奠定基础，并为新型渐开弧面齿轮的研制提供参考。     

星间频差测量方法及地面验证

介绍编队飞行的小卫星星间频差的产生机理,分析星上时差测量的方法和误差,提出一种简便易行的星间频差地面测量系统,阐明系统的硬件组成和软件设计,以便于小卫星星座整星测试中星间频差的验证。     

单颗MEO卫星定轨中的二阶钟差模型

分析使用简化动力学和观测模型对单颗MEO卫星进行定轨时星地钟差参数化建模问题,建立了一个基于全弧段二阶钟差模型的定轨方案,分析了该钟差模型的精度,及其对定轨精度和卫星钟差预报精度的影响.结合对实测数据处理的结果说明,基于二阶钟差模型的定轨方案的定轨精度好于10m,相对于以往研究中对钟差分段建模的定轨方案精度明显较高,并且其对错误数据有着更好的抗差性.分析同时表明,使用二阶模型作钟差预报的精度好于20ns.     

谐波减速器空间润滑及性能研究

谐波减速器采用的润滑技术是影响其在轨运动性能和服役寿命的主要因素。以XB40-200型谐波减速器为研究对象,刚轮-柔轮传动副采用油脂润滑,柔性轴承采用固体润滑,在优于1×10 -3Pa真空环境中进行了减速器传动效率和工作负载、工作温度关系研究,并开展了1000 h真空寿命试验。结果表明：谐波减速器传动效率随工作负载的升高总体呈增大趋势,在真空寿命试验的前500 h谐波减速器传动效率随工作温度升高而升高,后500h中其传动效率基本保持一致,1000 h真空寿命试验结束时谐波减速器传动效率平均值约50%。试验后对减速器进行分解得到,柔轮内壁与波发生器接触部位磨损明显,是下一步润滑工艺改进的重点。
     

谐波齿轮传动分析

阐述了谐波齿轮传动的工作原理，分析了谐波齿轮传动的几何关系和运动关系，讨论了渐开线齿廓在谐波齿轮传动中的应用，并通过对谐波齿轮传动主要失效形式的分析，得到变形柔轮是整个轮系中强度最低的零件的结论，在此基础上，提出了谐波齿轮轮系部件的设计关键在柔轮的观点，并通过对柔轮应力计算的分析，详细介绍了其一般设计方法。     

装配工艺知识建模研究

为了实现装配工艺知识的共享和重用,在归纳分析大量装配设计领域知识的基础上,构建了装配工艺知识的本体模型,并提出了装配工艺设计的知识建模流程。以齿轮减速器为实例,利用OWL本体描述语言和Protégé本体编辑工具,实现了齿轮减速器装配工艺知识本体的形式化描述,并用RacerPro本体推理机进行推理验证,以保证本体概念保持一致并分类完善。最后,本体被存入数据库完成了装配工艺知识建模,为构建装配工艺设计知识管理系统奠定了基础。     

基于刚体转动四元数模型的航天器再定向方案

介绍了一种新的刚体转动的四元数模型。这些模型可以提高再定向控制的对边界条件的适应能力，在此基础上还介绍了这些模型的一些实际应用。     

Determination of parameters of attitude motion of a small communication satellite using the data of measurements of current of solar panels

A communication satellite (small spacecraft) injected into a geosynchronous orbit is considered. Flywheel engines are used to control the rotational spacecraft motion. The spacecraft after the emergency situation has passed into a state of uncontrolled rotation. In this case, no direct telemetric information about parameters of its rotational motion was accessible. As a result, the problem arose to determine the rotational satellite motion according to the available indirect information: current taken from the solar panels. Telemetric measurements of solar panel current obtained on the time interval of a few hours were simultaneously processed by the least squares method integrating the equations of rotational satellite motion. We present the results of processing 10 intervals of the measurement data allowing one to determine the real rotational spacecraft motion and to estimate the total angular momentum of flywheel engines.     

On solving the problems of optimization of trajectories of many-revolution orbit transfers of spacecraft

The problem of optimal control over many-revolution spacecraft orbit transfers between circular coplanar orbits of satellites is considered. The spacecraft flight is controlled by a thrust vector of a jet engine with restricted thrust (JERT). The mass expenditure is minimized at a limited time of flight. The optimal control problem is solved based on the maximum principle. The boundary value problem of the maximum principle is solved numerically using the shooting method. A modified computation scheme of the shooting method is suggested (multi-point shooting), as well as a method (correlated with the scheme) of choosing the initial approximation with the use of a solution to the optimization problem in the impulse formulation. The scheme and method allow one to construct many-revolution spacecraft orbit transfers.     

热变形对一种天线指向机构指向精度的影响分析

热变形对天线指向机构的指向精度具有重要影响,但利用传统的设计方法很难实现对指向精度的准确计算,尤其是热变形对指向精度影响的研究工作更是少见。为此建立了机构的三维实体热-结构耦合有限元分析模型,根据有限元分析结果并结合机构的运动链关系,构建了各关键运动副运动误差的计算方法;在此基础上实现了机构指向误差的计算,研究了运动副名义、最大以及最小配合间隙条件下,温度载荷对各关键运动副运动误差和指向精度的影响。研究结果表明,温度载荷对关键运动副的运动误差以及机构的指向精度具有重要影响,随着温度载荷偏离常温数值的增加,指向误差不断增大,名义配合间隙条件下的指向误差最大。     

攻角变化对超音速进气道再起动特性的影响

以二维非定常可压缩流的N-S方程为控制方程,采用SST k-ω湍流模型对攻角变化引起的超音速进气道再起动过程进行了数值模拟,研究了攻角变化对超音速进气道再起动特性的影响.结果表明,当超音速进气道不起动时,可通过合理改变攻角实现进气道的再起动工作;超音速进气道的再起动攻角随攻角变化速率的增大近似呈线性增加;攻角变化速率较...     

电缆屏蔽金属网屏蔽效能的工程计算

金属网由于柔韧性好、使用方便等优势而在电缆屏蔽工程上得到广泛应用。本文对电缆用的金属网屏蔽效能进行工程计算,通过计算,对金属网不同材料、不同规格、单层与双层屏蔽及有缝隙情况下的屏蔽效能进行比较与分析,对工程应用有一定的指导意义。     

多自由度微振动环境时域波形复现的数值仿真

为满足航天器微振动环境模拟的需要,开展了多自由度微振动时域波形复现控制方法研究。首先,介绍了基于时域波形复现的多自由度微振动环境模拟控制理论方法。其次,针对六自由度微振动激励系统,应用MATLAB软件建立了基于实测传递函数矩阵的多输入多输出微振动激励仿真系统,针对微振动时域波形复现闭环控制过程进行了算法编程,并给出了仿真的闭环控制流程图。最后,通过算例对多自由度微振动时域波形复现进行了数值仿真,以给定的白噪声为输入,模拟对实际存在的系统非线性、测量误差等影响因素的控制效果。仿真结果验证了多自由度微振动时域波形复现控制方法的可行性及有效性,所得结论可以为研究多自由度微振动时域波形复现控制系统提供参考。     

Determination of an Estimation of Parameters of Motion of a Spacecraft on the Stage of Its Descent on the Basis of Integration of Inertial and Optoelectronic Navigation Systems

The problem of determining an estimation of current spacecraft motion parameters on the stage of its descent is solved on the basis of readings of an optoelectronic navigation system and additional information from the self-contained inertial navigation system at the most general assumptions on the nature of motion of the object and the statistical properties of the noise of the measuring devices.     

多通道功率放大器中幅度和相位一致性影响分析

文章利用传输矩阵方法,建立了MPA分析模型,并通过引入幅度和相位随机性,结合各路放大器幅度和相位组合概率,对通道隔离度的影响进行了计算和分析。