一种四通式星敏感器支架结构设计与分析

为了提高在轨几何定标精度,遥感卫星高精度姿态测量和控制是关键环节之一;星敏感器是最精密的姿态测量部件,提高星敏感器的在轨指向精度意义重大。星敏感器的指向误差主要是由星敏感器支架(以下简称星敏支架)受空间环境影响产生的变形所导致。文章针对某遥感卫星星敏感器指向小于2″精度需求,设计了一种四通式星敏支架,可提供3台星敏感器的安装接口,实现星敏感器一体化安装,并对星敏支架的热稳定性进行了研究。采用有限元法对星敏支架进行了刚度分析,并结合最小二乘法分析了在轨极端工况下温度变化引起星敏感器光轴的变形量。结果表明:星敏支架的带载基频为119Hz,整机振动工况下,星敏感器安装面最大响应不超过8gn,可为星敏感器提供良好的力学环境安装界面;在轨期间星敏支架最大温度波动小于0.5℃,星敏感器指向精度为1.2″,能够实现星敏感器指向精度要求,可为后续星敏支架设计提供参考。     

航空电子设备安装支架的刚度与频率优化设计

航空电子设备用于飞行中的数据采集,通常使用安装支架固定于机头雷达罩,研究安装支架的刚度和一阶频率性能,避免设备支架在飞行过程中出现塑性变形和共振现象,对提高飞行稳定性具有重要的工程意义。在惯性载荷下对安装支架进行静强度和模态分析,采用一种灵敏度分析方法确定安装支架的设计变量,以结构总质量最小为优化目标,在保证安装支架的刚度和一阶模态性能的前提下对支架各个构件的厚度进行优化设计,并对优化后的安装支架结构进行振动试验。结果表明：优化后的安装支架结构刚度基本保持不变,一阶频率提高了18.09%,质量减少了19.33%,改进设计满足设备安装要求。     

高稳定一体化星敏支架机热协同设计及试验验证

随着空间技术的发展,对卫星姿态测量精度的要求越来越高。星敏支架作为星敏感器与卫星之间的主要连接结构,其热稳定性直接影响星敏感器的测量精度与有效载荷的成像质量。因此,保证星敏支架的热稳定性成为卫星结构研究的重点。基于高体份铝基碳化硅新材料,利用其低膨胀、高导热性等特点,设计了一种适用于多头星敏感器安装的仪器支架,通过外加温控罩和精密温控等措施,对一体化星敏支架进行等温化控制,实现了星敏支架的热稳定性设计,并通过数值仿真和试验验证了设计方案的有效性。     

基于有限元--离散元耦合的粒子阻尼减振研究

在侧挂构型发射任务中，中心承力筒与卫星直接连接，其动力学特性对卫星的振动响应有直接影响。首先分析中心承力筒的模态特性，据此完成粒子阻尼器的结构参数设计。随后，使用有限元--离散元耦合仿真方法，确定了阻尼器填充粒子的最佳直径和阻尼器最佳安装位置。仿真结果表明，该方案下星箭界面减振效果可达40%。最后，使用最优粒子阻尼参数开展水平激励实验。实验结果表明，与未安装粒子阻尼器相比，中心承力筒+粒子阻尼器组合体的减振效果可达35%以上，与仿真结果一致。     

新型空天货物转载支架车静强度及可靠性仿真分析

为满足空天货物在直升机上的快速装卸及航空运输轻量化需求，研制了以铝合金材料为主体的新型转载支架车。采用ABAQUS软件分别对转载支架车的车架结构和支腿，以及辅助装置的分载板建立有限元模型并进行静强度分析；以支架车单根支腿下降模拟支架车在上机过程中的不均匀沉降现象，通过力学分析计算支架车上机过程中的平均强度；根据强度设计值和强度标准值，反向推导出材料的强度分布，计算得到支架车各结构的失效概率。仿真结果表明:所设计轻量化支架车的结构强度满足指标要求；各结构失效概率均满足可靠性指标要求，但采用铝合金3003材料的分载板失效概率最大，是支架车系统的薄弱环节，后续应考虑加以改进。     

多工况下的发动机支架拓扑优化设计

为综合考虑航空发动机支架的各性能指标，提高支架结构的设计质量并实现轻量化，进行了结构拓扑优化方法在发动 机附件支架设计中的应用研究。以某油滤支架为例，根据该油滤附件与其相邻结构的相对空间位置关系建立支架的初始模型，基 于HyperWorks软件平台，在工况分析及载荷简化的基础上，以总柔度为目标函数，采用加权折衷规划法建立了多工况下的支架结 构拓扑优化的数学模型，并对比了优化前后支架的应力、位移、固有频率和质量。结果表明：在静强度储备相当的基础上，优化后 支架质量减轻了23％，结构刚度整体上提高了30％以上，且第1阶固有频率提高了62％，减轻支架质量的同时提高了结构性能，可 为发动机类似结构的优化设计提供一定的参考。     

典型支架动力学模型修正与隔振设计

在民机研制过程中，设计要求机载设备所能承受的振动量值需高于标准中规定的量值，而实际上由于供应商设备是货架产品，不一定按照DO-160G规范中所规定标准谱开展振动环境试验。为满足设备振动环境试验要求，在支架装机使用前需要采用相应的减振措施来降低设备处响应。以某型支架为研究对象，对典型支架进行了模态及随机响应分析，并对假件及安装支架实施了正弦扫频试验。依照各方向的扫频试验数据对有限元模型各阶响应进行动力学模型修正，添加刚度及阻尼单元。修正后的模态频率误差在2%以内，相应模态频率处的峰值误差在5%以内。随后对假件支架系统开展了隔振设计，通过在支架与机身连接处增加隔振器及粘贴阻尼层的方式，使得隔振后的仿真随机响应低于DO-160G标准谱20 dB，结果表明隔振措施有效。     

复合材料卫星承力筒连接结构分析

大型卫星承力筒的连接结构损伤是设计时必须要考虑的关键问题，以某碳纤维复合材料卫星承力筒的连接结构为研究对象，应用ABAQUS有限元软件建立复合材料层合板连接结构渐进损伤模型，并且根据Hashin失效准则及Tserpes材料性能退化准则，应用Fortran语言二次开发了UMAT子程序，研究承力筒层合板螺栓连接及胶螺混合连接的失效机制；在此基础上，利用仿真分析螺栓连接结构的刚度探究对卫星承力筒试验件力学性能的影响。结果表明：利用螺栓连接结构刚度进行仿真建模的卫星承力筒试验件结果更接近试验值，其误差相比于多点约束—MPC单元减小了4%～9%,说明此方法能更好地满足仿真分析要求。该分析方法为复合材料卫星承力筒连接结构的力学性能及多螺栓连接结构的有限元仿真分析提供一定参考，适用于具有连接结构的卫星力学分析。