航天器新型高密度排插型DC10电缆安装技术

以互联网卫星上首次使用的新型高密度排插型电缆组件为研究对象,介绍了集成式排插型电连接器的制造技术要求和工作原理,从电连接器结构分析出发,研究影响该类型电缆的安装因素。首次提出了新型高密度排插型电缆的安装方法,阐述了该类型电缆的弯曲半径要求、绑扎要求、紧固力矩值要求和使用专用工装的拆卸方法。经过分系统的实际在轨性能测试验证,该安装技术可以显著降低新型高密度排插型电缆组件在大通量、高饱和度信号传输状态下性能下降的现象,成功解决了该类型电缆在卫星狭小空间下的安装与拆卸难题,提高了该类型电缆在卫星狭小空间内的安装精度和分系统的在轨可靠性,为该新型高密度排插型电缆组件的安装在后续卫星批量应用提供了技术指导和工艺基础。     

电缆分布电容对航天器低频交流信号传输的影响分析

在航天器中传输低频交流信号时,由于传输电缆分布电容的存在,若电缆参数选用不当,经常会导致信号产生较大的衰减。文章分析了分布电容对交流信号传输的影响,并提出了一种使用双绞线传输低频交流信号的方法。试验结果表明,该方法能够有效减小电缆对低频交流信号的衰减。     

影响弯曲件回弹的因素及控制方法

通过对V形及U形弯曲件回弹的影响因素:材料的屈服点、材料的厚度、零件的相对弯曲半径、零件的弯曲角、零件的形状以及模具间隙大小的分析,列出了回弹值的近似计算方法,根据计算结果,总结了采用补偿和校正来控制回弹的方法。     

航天器低频电缆网的设计

文章提出了航天器低频电缆网的设计原则,以某航天器低频电缆网的设计为例,详细介绍了该低频电缆网功能的实现方法;整理归纳了地面测试阶段,航天器低频电缆网对航天器火工品、太阳电池阵驱动机构、蓄电池组等的安全保护措施。经航天器初样阶段验证,该低频电缆网设计合理可行,完全满足航天器任务要求。     

带网状筋壁板弯曲中性层近似计算方法

文章针对空间站大型密封舱结构对整体壁板弯曲展开尺寸精度有较高的要求,应用塑性弯曲理论及假设,对带网状筋壁板的塑性弯曲过程进行了分析,并通过简化计算确定了壁板弯曲过程中展开中性层与壁板内表面的距离,又根据中性层位置确定了壁板的精确展开长度。经过与弯曲试验数据的对比,表明该简化算法的精度能够满足产品尺寸精度,为相似结构的展开计算提供了依据。     

大直径小曲率薄壁铝管弯曲新工艺

采用简单的工艺方法,弯曲大直径(φ66mm)、小曲率半径(R=123mm)、超薄壁(S_0=1.5mm)铝合金管子。管子的相对弯曲半径(?)=1.8,相对壁厚S_0=1/44,允许变薄量δ=0.3mm,椭圆度θ=5mm,绉纹度Z=0.7mm。该工艺方法不作任何大的投资,对第一次弯曲的形状也不作过高的要求,只要备有一付与设计图纸相符的校型模、校型钢球、手动顶球装置即可。弯曲后的管子,完全达到美国军用图纸标准和我国航天部标准。     

一种卫星低频接口自动测试系统

针对卫星低频接口测试主要依靠人工操作,导致接口测试自动化程度低,测试效率不高,测试受主观因素影响大的问题,通过对现有测试工具和测试方法的分析,并充分考虑系统的可靠性和安全性,设计了一种卫星低频接口自动测试系统。该系统包括一套硬件设备和一套控制软件,硬件设备与星上电缆通过转接电缆连接后,在控制软件的控制下自动完成星上电缆中所有待测点的接口测试工作。测试结果表明:测试效率提高了50%;系统规范了低频接口测试流程,并有效降低了测试人员的劳动强度。     

利用弯曲晶体实现空间带电粒子屏蔽方法及应用初探

文章针对传统辐射屏蔽方法质量利用率低的问题,提出利用弯曲晶体对空间带电粒子进行偏转屏蔽的新方法。该方法利用规则晶体内部连续性势垒对带电粒子的束缚作用,使得被束缚的带电粒子随着晶体弯曲而偏转。采用解析方法深入分析了弯曲晶体对带电粒子偏转机理的4个关键参数:临界角,临界半径,退沟道长度和偏转效率;并从偏转效率的角度对比了硅晶体和碳纳米管2种材料的屏蔽效能,结果显示碳纳米管更具备工程应用前景。建立了适合偏转空间各向同性入射带电粒子的屏蔽材料结构,初步分析了该结构偏转空间不同能量电子和质子所需的屏蔽厚度,结果表明:对电子而言,利用弯曲晶体的屏蔽方法优于传统的能量损失方法。     

悬臂对称三角形板的弯曲

悬臂板的弯曲问题是平板理论中的难题之一,清华大学的张福范教授,自1979年以来,应用迭加的方法,获得了悬臂矩形板在均布、集中外载情况下弯曲问题的准确解。 本文应用三角级数的方法,获得了悬臂对称三角形板在均布外载条件下弯曲问题的准确解。     

三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度B基准值

三角形截面碳纤维是一种新型碳纤维,其截面形状呈近似正三角形,特殊的截面形状赋予它一些有别于圆形截面碳纤维的特殊性能。本文研究这种三角形截面碳纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲性能,采用数理统计和MATLAB编程等方法,通过对十组数据进行异常数据的筛选,Anderson\|Darling, 估计weibull分布的形状与尺寸参数及拟合优度检验,研究了其弯曲强度。该三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度的B基准值为1417.2 MPa,为三角形截面碳纤维复合材料的使用提供了弯曲性能数据。     

真空环境下航天器电缆温升模型试验研究

航天器电缆温度过高会造成电缆的损毁,影响整星供电安全。文章中设计并进行了真空环境下电缆温升试验。参考电缆的辐射温升公式对试验数据进行了分析,并采用最小二乘法对试验数据进行辨识得到了电缆温升模型。仿真表明模型预计电缆温度与试验温度相差较小,可应用于航天器电缆网的优化设计、航天器在轨负载平衡以及航天器功率电缆的反时限保护。     

空间对接试验台转动模拟装置的试验研究

针对空间对接试验台中二维转动实现的设计难点问题,提出了非常规应用的新型抗弯件及十字轴机械结构方案。使整个系统在大负载和高撞击力的特殊情况下,结构具有高可靠性;大大降低了转动摩擦力矩,使转动模拟装置具有良好的随动运动特性;结构尺寸紧凑,减小了与结构尺寸关系密切的航天器惯量模拟误差;质量轻,使试验台其余子系统的设计有一定余量。采用缩比方法研制了试验装置。试验结果表明,主动转动模拟装置的最大静摩擦力矩仅为8.8445Nm,远小于80 Nm的指标要求。所设计的转动模拟装置能够满足对接试验台总体和其它分系统的要求。     

设备外形与布局优化的关系

目前国内航天器研制中,各分系统单机设备结构外形、机械接口等很大程度上制约了航天器整体的总装布局优化工作,产生了大量附属的总装直属件,这不仅引起整个航天器重量的增加,而且给后续的电缆和管路走向优化设计造成障碍。文章通过借鉴“联盟号”飞船设计思路,提出了以赋形设计减少总装直属件的数量布局优化设计方法。     

抑制星上穿舱电缆电磁泄漏的包覆工艺技术

对于某些装配有高灵敏度设备的卫星,其舱内设备的非期望辐射发射通过穿舱电缆、过孔等耦合到舱外,被高灵敏度设备在卫星舱外的天线接收,可能干扰高灵敏度设备对正常信号的接收。文章提出了抑制卫星穿舱电缆电磁泄漏的包覆及过孔封堵的方案,同时进行了包覆方法研究和效果分析,验证了该方案可以减小穿舱电缆和穿舱孔的电磁辐射泄漏对接收系统的影响,使卫星的电磁兼容性得到改善。     

带射频电缆的可展开天线阵在轨展开动力学

空间存在射频电缆穿越可展开部件工作区域的情形,这会对部件的展开特性造成较大的影响(特别是无源可展开机构),甚至会影响整个航天器任务。文章以某卫星带有半刚性射频电缆的无源可展开天线阵为例,提出了其动力学建模仿真流程,并建立在轨展开动力学模型;采用该模型开展了在轨展开动力学特性的仿真研究,同时与在轨实测数据进行了比对。结果表明,仿真数据与在轨实测数据基本一致,准确地评估了射频电缆对可展开天线阵在轨展开特性的影响,仿真评估方法有效。该建模仿真流程同样适用于卫星其他类型可展开部件的展开特性研究。     

航天器低压差分信号线束的电磁兼容性分析

航天器有效载荷设备之间的高速率数据信号通过低压差分信号（LVDS）线束进行传输,因此,LVDS线束的电磁兼容性（EMC）对系统产生直接影响。文章首先通过专用的电磁兼容性仿真软件对航天器实际结构中的1对低压差分信号线束的传导特性进行了分析,之后,基于该分析结论,对由12对线束构成的设备间线束捆的串扰特性、外界电场辐射下线束的抗扰特性进行了分析。频域和时域仿真结果验证了文章所述航天器低压差分信号线束布局的合理性,为将该成果进一步推广至航天器系统级线束布局及优化奠定了基础。     

空间对接机构螺旋电缆设计

对一种用于空间对接机构的螺旋电缆设计进行了研究。介绍了电缆的材料选择、结构设计和生产制造工艺。给出了材料蠕变、伸缩性能和空间环境等试验结果,均符合设计要求,并成功地用于神舟八、九、十号飞船与天宫一号目标飞行器的空间交会对接。应用情况表明:该电缆的结构紧凑,伸缩性能良好,满足低轨空间环境使用要求。     

支持径向交会对接任务的宽波束中继方法研究

针对神舟飞船和天和空间站径向交会对接形成组合体的工作模式下，神舟飞船宽波束中继S终端对中继卫星视场缩小导致测控覆盖率降低的现象，提出一种基于组阵和时空分集技术的宽波束中继S链路的设计构想，通过在天和空间站宽波束中继S终端内部增设功分器和合路器，以及在组合体径向对接口的对接总线内部增设高频电缆。利用天和空间站的宽波束中继S发射天线和接收天线，传送神舟飞船的宽波束中继S信号。神舟飞船宽波束中继S终端，同时接收和处理组合体对接总线内部高频电缆和神舟飞船I/III象限收发的宽波束中继S信号，解决了中继卫星过顶遮挡导致的测控覆盖率降低的问题，提升了链路可靠性。经仿真分析，相比单独工作模式，测控覆盖率提升了25.3%。对于接收链路，采用时空分集技术，对3个方向的宽波束中继S信号进行互相关解算和最大比合并，获得信号合并增益，有效提升了接收信号的信噪比和有效带宽。     

MIC - a self deploying magnetically inflated cable system for large scale space structures

A new approach, termed MIC (Magnetically Inflated Cable) that enables large, lightweight very strong and rigid space structures is described. MIC would be launched as a compact package of coiled superconducting (SC) cables. After reaching orbit, the cables would be cryogenically cooled and electrically energized by a small power source. The resultant repulsion magnetic forces between the DC currents in the SC cables automatically cause the coiled launch package to self deploy into the final large space structure. The SC cables are held in place by a distributed network of high tensile strength tethers (e.g., Spectra material), creating a very stiff, rigid truss structure that strongly resists bending and torsional, etc. movements, without the need for gravity gradient stabilization. A linear quadrupole (LQ) MIC configuration is described that is suitable for large solar power satellites, space stations, space hotels, propellant tanks, manned Mars spacecraft, etc. The LQ has 2 long SC dipole loops, of horizontal width W, length L, and opposite magnetic polarity, which are vertically separated by distance W, producing a long truss structure of square cross-section (width W) with the 4 SC cables at the corners of the square. The SC currents are opposite in adjacent cables, yielding an outwardly directed net radial force on each cable. The ends of each SC loop experience outwards longitudinal forces. The magnetic forces are very strong, even for modest supercurrents. For example, a 4 meter square truss with I = 250 kiloamp has an outwards radial force of 220 kg per meter of cable. and 5250 kg outwards longitudinal force at the ends of each SC loop. The network of restraining tensile lines can support lightweight structures, including solar panels, propellant tankage, habitat modules, power transmission lines, etc. The design of a 1 kilometer long, 4 meter square cross section MIC truss for solar power satellites is described. The MIC launch package fits within the length/weight constraints of the shuttle bay, and includes all of the helium coolant lines, thermal insulation, and refrigeration equipment required.