航天器的冲击谱模拟试验方法

在整个寿命周期内,航天器上的仪器设备可能经历分离冲击等具有高幅值、高频率特点的复杂冲击环境,可能对电子设备等产生致命危害,甚至导致飞行故障.本文对航天产品的复杂冲击环境模拟试验技术发展及其应用现状进行了概述.详细说明了各种冲击谱模拟试验方法的基本原理,并比较了每种方法的优缺点和适用范围.结合我国航天工程的发展要求和技术现状,为相关技术发展提出了建议.     

俄罗斯国家导弹中心的振动冲击试验系统

俄罗斯马克耶夫国家导弹中心是俄罗斯潜射导弹的主要研制单位,承担着俄罗斯潜射导弹的研制任务,在潜射导弹研究方面具有成熟的技术和丰富的经验。该中心的的试验场地可以进行火箭/航天器在所有应用条件下的全尺寸试验。其中振动冲击试验系统用于确定航天产品在运输和飞行环境及冲击负载条件（包括级分离时的作用条件）下的承载能力,同时用来检查产品的精确度和工作性能;     

卫星在空间碎片撞击下的易损性分析方法研究

针对厘米/毫米级空间碎片对卫星的撞击风险评估,在对卫星部件的失效模式及影响分析(FMEA)的基础上,结合射线跟踪法和失效树分析法建立一种卫星目标的易损性分析方法,计算卫星在空间碎片撞击下导致不同损伤等级的系统失效概率PK/H。详细介绍了该易损性分析方法的总体思路和各项关键技术,并给出了应用实例。该方法可推广应用于载人航天器上,对于航天器的撞击风险评估和防护结构优化设计有重要意义。     

建立航天器环境工程技术标准体系问题的探讨

本文论述了为什么要建立标准体系,怎样建立和编制航天专业标准体系,并提出了具体的航天器环境工程技术标准体系。该体系内容包括:环境基础标准、环境设计标准、环境试验标准、环境测量方法标准、环境测试设备标准等五大类。其中第一个标准是航天器环境分类,它可以说是环境工程技术标准基础的基础,与其它标准的制订关系重要,因此本文同时论述了航天器环境分类的目的、原则、方法及其应用。     

航天器结构可靠性安全系数设计方法研究

火箭、导弹等航天器结构安全系数是强度设计考虑的关键参数,是设计载荷与使用载荷的比值,通常考虑材料性能散差、载荷计算偏差、结构零部件的制造工艺水平和稳定性等。目前航天器结构强度校核基本沿用传统的确定性安全系数方法,这种方法简单、可靠,但是随着航天器总体设计技术的发展和国际商业航天市场竞争的白热化,结构减重需求日趋增强,对安全系数进行精细化设计成为了一个重要的研究课题。基于此,本文开展了基于结构可靠性的航天器结构安全系数设计方法研究,给出了基于应力强度干涉模型的可靠性安全系数设计方法和设计流程,提出了基于总体偏差概率设计的航天器飞行载荷变差系数确定方法,给出了基于试验和数值仿真的导弹强度变差系数工程设计方法,可实现航天器结构安全系数精细化设计、结构减重,对提升航天器总体性能和运载能力具有重要的意义。     

高性能系统-航天飞行器的力学环境试验与评估

对航天飞行器类高性能产品的试验发展及规律进行论述。在文中,总结了力学环境试验的发展阶段和试验的分类,论述了飞行失利对试验技术的推动、以及研究性试验的作用和必要性,分析了目前国内工程界的现状和缺点,强调了机理性研制试验获取响应特征的重要性,提出物理试验与模型建立、计算分析共同给出试验数据的"白箱"试验发展方向。     

北京强度环境研究所冲击试验室简介

北京强度环境研究所在结构冲击方面具有近40年的研究经验,冲击试验室在航天飞行器、导弹产品的各种冲击环境模拟和冲击强度评估技术领域开展了大量的研究工作。多年来,我国的航天工程解决了大量的结构冲击强度方面的技术难题,掌握了大量与结构冲击相关的关键技术,培养了一支高素质的专业队伍。     

面向纤维增强复合材料低速冲击损伤的非线性混合模型

基于连续介质损伤力学提出了一种纤维增强复合材料(Fiber reinforced polyrner/plastic,FRP)结构低速冲击损伤预测的渐进损伤模型,包含非线性剪应力应变关系和归一化的混合模式基体损伤演化,用来预测复合材料层合板低速冲击损伤。模型区分了纤维拉伸/压缩、纤维间拉伸/压缩4种层内损伤以及层间分层损伤;纤维间损伤起始由Puck失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,失效判定时考虑了就位效应对强度的影响;模型中加入单元特征长度以消除计算结果对网格密度的依赖性。以[45_4/-45_8/45_4],[0_3/45/-45]_S和[45/-45/0_2/90/45/0_2/-45/45]_3三种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了本文模型的有效性。     

一种自锁阀在振动与冲击环境下的特性研究

通过建立数学模型和数值仿真,研究了一种航天器用气体自锁阀在飞行过程中的振动和冲击力学环境下的工作特性,讨论了不同力学条件对自锁阀工作过程的影响,并进行了试验验证。研究表明:自锁阀受导阀控制气压力、随机振动量级和冲击方向的影响较大。采取增大导阀复位弹簧力、降低导阀排气通道流阻等措施有利于提高自锁阀在随机振动和冲击力学环境下的工作可靠性。试验结果证明了该研究方法的有效性。     

《强度与环境》征稿简则

正1《强度与环境》(双月刊)为中国科技核心期刊,是导弹、运载火箭及航天器结构强度与环境工程方面专业技术刊物,1973年创刊。《强度与环境》经原国家科委批准,在北京市新闻出版局登记,由中国航天科技集团公司主管,北京强度环境研究所主办,国内外公开发行,国际标准连续出版物号ISSN 1006-3919,国内统一连续出版物号CN 11-1773/V。2《强度与环境》办刊宗旨是,开展学术交流、提高科技水平,促进科技成果向产品的转化。刊登振动、冲击、噪声、微重力、碰撞等环境条件,结构静、动、热强度,稳定性及可靠     

复合材料层合板低速冲击损伤的预测模型

在低速冲击载荷作用下,建立了一种适用于铺层总数较多的复合材料层合板的损伤预测模型。采用三维Puck失效准则预测层内纤维与基体的破坏,并获得基体失效时的断裂面角度。根据低速冲击下复合材料层合板的层间分层损伤机理,同时考虑面内横向正应力、厚度方向正应力、层间剪应力和相邻铺层的损伤状态等因素对界面分层的影响,发展了一种新的冲击分层失效准则。为快速有效地预测铺层总数较多的复合材料层合板的冲击损伤,通过对单元积分点处的应变进行线性插值,提出了在单个实体单元内预测多个铺层损伤的数值计算方法。模型成功预测了受冲击层合板具体的失效模式,预测的分层形状和尺寸与试验值吻合较好,并显著减少了有限元模型的规模,表明本文所发展的数值方法对预测复合材料层合板低速冲击损伤的有效性。     

含低能量冲击损伤碳纤维层合板剩余压缩强度分析

T700/DS1202碳纤维层合板是一种目前在国内无人机领域广泛使用的复合材料.在对T700/DS1202碳纤维层合板冲击损伤及压缩后的损伤扩展情况试验检测的基础上,分析了含低能量冲击损伤层合板在压缩载荷下的破坏机理,并采用有限元法进行了模拟.结果表明,15J是冲击损伤的门槛值,当冲击能量大于等于该值时,层合板剩余压缩强度降至90％以下;压缩时冲击损伤处分层,并从心部扩展至边缘,造成层合板最终失效.     

航天器密封舱加筋壁板碎片撞击监测技术研究

航天器密封结构在轨长期运行期间会受到空间碎片撞击,使密封结构出现不同程度的损伤。如果这些损伤不能被及时检测出来并采取相应措施,可能会带来灾难性的后果。对碎片撞击进行监测可以为航天员采用正确修复方案提供依据。本文利用基于超声导波的结构健康监测技术感知空间碎片对航天器密封结构的撞击。首先,在 Abaqus 有限元仿真软件中,用不同速度的钢球冲击模拟真实的冲击形式。具体分析了超声导波在该壁板结构中的传播特性。用小波变换的方法进行信号处理,据此提取了合适的冲击监测所需的信号频率。其次,设计了一种基于信号互相关分析的冲击成像算法确定撞击位置。比较了不同压电传感器网络定位准确度以及监测效率,选择了一种可靠的组网形式进行监测。最后针对航天器壁板,在实验室环境中验证了该算法的有效性。实验结果表明,该监测系统具有良好的准确性与可靠性。     

航天飞行器飞行模态辨识技术应用及展望

介绍了航天飞行器飞行模态辨识的应用案例和研究展望。首先,阐述了飞行模态辨识的意义和国内外研究现状,给出了美国Ares I-X火箭飞行模态辨识应用的案例,据此分析了该案例对后续研究的启示;最后详细阐述了飞行模态辨识应用的展望,将后续研究分为三个阶段,从现有算法研究及鲁棒增强,到针对飞行环境的飞行模态辨识算法的开发,再到飞行器弹性智能控制的应用。     

航天飞行器脉动压力数值计算方法综述

航天飞行器以高马赫数飞行时,由于边界层的复杂流动将产生强烈的脉动压力环境。由此会引发仪器设备强烈的振动与噪声环境,从而大大降低了系统的可靠性,甚至导致飞行失败。长期以来,国内外在飞行器脉动压力预示方面开展了大量的理论分析、数值计算与试验研究,取得了一定的成果。随着计算流体力学和脉动压力计算方法的日趋成熟,数值方法正日益成为脉动压力环境预测的主要工具。针对飞行器脉动压力环境的基本特征,对目前常用的脉动压力数值计算方法和现有研究成果进行了较为全面的介绍,对新一代航天飞行器的研制提供了一定的参考依据。     

《强度与环境》征稿简则

1《强度与环境》双月刊是导弹、运载火箭及航天器结构强度与环境工程方面的学术和专业技术刊物。创刊于1973年。《强度与环境》经国家科委批准,在北京市新闻出版局登记,由中国航天科技集团主管,中国航天科技集团北京强度环境研究所(702所)主办,国内外公开发行,国际标准刊号ISSN1006-3919,国内统一刊号CN11-1773/N。2《强度与环境》办刊宗旨是,开展学术交流、提高科技水平,促进科技成果向产品的转化。《强度与环境》报道振动、冲击、噪声、微重力、碰撞等环境条件,结构静、动、热强度,稳定性及可靠性方面的理论和试验论文。3《强度与环境…     

航天器环境试验标准体系研究

环境试验是航天器安全和可靠性的重要保障。本文在对航天器研制过程中所经历的环境及效应分析的基础上，从航天器的系统构成和航天器的研制流程角度，对航天器的环境试验进行了分类，进而构建了航天器系统级、分系统/组件级、材料/器件/电子元器件级的环境效应试验标准体系，这对航天器的研制及航天器的在轨安全和高可靠性具有重要意义。     

航天复杂产品研发中的环境适应性设计

根据航天产品近几年的现状和发展特点,分析了航天复杂产品诱发环境和产品环境敏感性变化趋势,列举了一列产品设计中容易被忽略的微环境因素,提出了复杂产品环境适应性设计的基本原则和产品研发中从多个层面考虑环境适应性及研发成本的具体思路。     

航天器模型预测控制方法综述

随着人类航天活动的增加,空间任务正朝着需要满足多重约束和高性能的方向发展。模型预测控制（Model predictive control, MPC）得益于其在处理约束优化问题上的能力,近年来已在航天器控制中得到了广泛研究。本文首先回顾了MPC的发展历程,并基于该方法的基本形式,对其在航天器中的应用做了分类研究。然后,针对空间环境中的不确定性,依次总结鲁棒和随机两种MPC方法以及它们在航天器上的应用情况。在此基础上,考虑到航天器的安全性问题,总结现有研究中关于避障和容错的预测控制方法。针对MPC方法计算量大的缺陷,本文也从控制器的求解策略和求解方式出发,梳理了具有高计算效率的模型预测控制方法,包括分散式/分布式方法以及显式方法。最后,根据航天器的当前实际需求和未来发展,为MPC方法在航天器控制中的进一步研究提出了几点建议。     

某系列导弹爆炸冲击环境统计

对爆炸冲击环境的产生、特点及危害、统计的必要性以及国内外相关标准进行了概述,介绍了主要的两种估计方法。对某系列导弹爆炸冲击环境统计,给出了谱数量足够大和不足够大时的统计结果,并对比了无参数上限统计和对数正态分布假设统计两种方法估计的结果,指出P95/50值用于验收试验的最高期望环境谱值更合理。结合我国航天型号的技术现状和发展要求,以及爆炸冲击试验一般是不可逆的特点,建议对现有的爆炸冲击环境数据建立数据库。