航天飞机主发动机涡轮机械轴承的可靠性分析

本文讨论航天飞机主发动机(SSME)氧化剂与燃料涡轮轴承的可靠性分析。由于采用低粘度的低温流体来冷却轴承,轴承缺乏充分的润滑,这样导致轴承的预期寿命值少于设计要求的27000s。为改进没计,减少与轴承失效相关的风险,我们对轴承设计及轴承工作参数作了深入的评估研究。在决定性的轴承分析子程序中,我们应用了蒙特卡罗(Monte Carlo)估算方法来估算涡轮轴承系统可靠性曲线、概率密度曲线以及确定独立输入设计变量对系统寿命的相对影响。对于蒙特卡罗分析方法我们通过一些表明可靠性变化的例子,以及通过在热测试之前对改进的新设计方案的系统可靠性所进行的估算作了说明。     

一种新型轴承类拆装可调工装设计

阐述了一种新型轴承拆卸与安装的的工装设计,分析了手动安装轴承的缺点和拉马拆卸的复杂性,针对轴承安装过程中产生的变形和零件内圈研磨情况,设计出新型拆装类工装,极大的优化了轴承的拆装难度和稳定性。本文的新型工装通过的设计与实际应用,在工程类比赛中具有一定的意义和广泛的应用前景。     

高速涡轮泵的箔片轴承技术

低温箔片轴承技术已经在液氧和液氢涡轮泵中得到了使用。低温箔片轴承提高了涡轮泵的可靠性并降低了费用。液氢和液氧涡轮泵箔片轴承的主要技术已经由 NASA 路易斯研究中心、马歇尔飞行中心和麦道公司进行了试验验证。箔片轴承在液压和液氢中以高的负荷量和宽的转子动态范围内进行了100多次起动/停车试验,总试验时间有好几个小时,箔片轴承液氢涡轮泵和箔片轴承液氧涡轮泵都已进行了验证试验。他们的试验结果表明:箔片轴承稳定性好,可靠性高,可调节范围宽,需要的冷却流量小,箔片轴承涡轮泵可靠性高,而且费用低。     

动压轴承刚度测量

动压轴承的刚度直接影响陀螺仪表的精度和可靠性，尤其是在径向与轴向刚度下对称时，在过载情况下、会产生不等刚度的误差力矩。因而必须对动压轴承的承载能力、刚度和刚度的对称性进行检查，文中提出了刚度测量的几种设计方案，可以作为设计测试结构的参考。     

液体火箭发动机涡轮泵用轴承寿命试验研究

基于液体火箭发动机涡轮泵轴承工作要求的特殊性,介绍了一种考核液体火箭发动机涡轮泵用轴承寿命的试验方法,设计了轴承试验方案,并研制了专门的试验系统.以某型号发动机氧泵用轴承为研究对象,对其进行了常温水介质和低温液氮介质运转试验.试验系统运转良好,并且通过该方法试验后的同批次轴承参加发动机热试车工作正常.     

轴承引导间隙所致摩擦力矩不均匀的验证和排除

CZ-2C平台框架轴承在使用中存在超出技术要求的摩擦力矩峰值及不均匀的现象,直接影响平台工作的可靠性。轴承的摩擦力矩不均匀性与诸多因素有关,但轴承的结构设计是决定性的。通过试验论证分析,确定轴承引导间隙是导致摩擦力矩不均匀的关键。经改进轴承保持架,相应增大引导间隙、使轴承的摩擦力矩不均匀性(摩擦力矩相对变化率)从100%左右下降到12%以下。     

C36018固体润滑轴承真空寿命试验

卫星对其光学系统的成像质量要求很高,为此研制了没有油污染的固体润滑轴承,并首先对其中线速度最高的 C36018轴承进行了真空寿命试验。轴承组件为外圈弹性加载结构,加载力均匀;摩擦力矩测量系统具有防共振、防撞击及测力灵敏度高且测量误差小等特点;轴承转速650r/min,按转15min 停15min的模式在1×10~(-4)Pa 左右真空下循环运转了2年,总转数5.2×10~8r,7个轴承组件无一失效。     

液氮和液氧中的箔轴承性能

空间转移飞行器和其它动力及推进系统都需要长寿命的涡轮泵,现在涡轮泵中所使用的滚动轴承无法提供足够的寿命来满足这些应用。在许多高速透平机械应用中,流体箔轴承在较宽的温度和工质范围内,表现出了长寿命和高可靠性的优点。然而在低温工质中,有关箔轴承性能的现有数据还非常少。美国的国家航空和航天管理局(NASA)以及 Allied Sig-nal 空间系统与装备公司(ASE)共同合作研究了片式柔性箔轴承在液氧和液氮中的性能。马歇尔空间飞行中心(MSFC)和 ASE 合作进行内部研究和发展计划,这项工作论证了箔轴承的最小承载量在液氧中是1.834兆帕,在液氮中是2.427兆帕。而且,还得出了箔轴承的直接阻尼系数为7×10~3到8.75×10~3牛·秒/米,为上面级发动机涡轮泵设计的箔轴承在液氮中的阻尼比是0.7到1.4。通过本次试验的结果以及在空气循环机械及其它应用中多年来的成功使用经验,美国准备用片式柔性箔轴承在液氧涡轮泵中进行试验。     

H型动压气体轴承副加工技术

Ｈ型动压气体轴承副精度要求高，材料加工困难，通过对精密磨削、精密研磨工艺、稳定化处理技术等方面的研究，可使动压气体轴承副达到超精密级的加工精度。     

基于全局Newton-Raphaon方法的弹流润滑分析

基于全局Newton-Raphaon方法对滑动轴承的弹流润滑性能进行了数值摸拟。比较了弹性变形对连杆大头轴承最小油膜厚度和最大油膜压力的影响。结果表明:全局Newton-Raphaon方法很好的解决了收敛困难,程序运行时间长的问题;考虑表面弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承相比,最小油膜厚度与最大油膜压力的变化趋势相同;一个工作循环内,弹性轴承的最小油膜厚度略大于刚性轴承,而最大油膜压力则明显减小。     

Non-ionising electromagnetic environments on manned spacecraft

Future space travellers and settlers will be exposed to a variety of electromagnetic fields (EMFs). Extrinsic sources will include solar and stellar fluxes, planetary fluxes, and supernovae. Intrinsic sources may include fusion and ion engines, EMFs from electrical equipment, radar, lighting, superconduction energy storage systems, magnetic bearings on gyroscopic control and orientation systems, and magnetic rail microprobe launch systems. Communication sources may include radio and microwave frequencies, and laser generating systems. Magnetic fields may also be used for deflection of radiation. There is also a loss of the normal Geomagnetic field (GMF) which includes static, alternating, and time-varying components. This paper reviews exposure limits and the biological effects of EMFs, and evidence for an electromagnetic sense organ and a relationship between man and the Geomagnetic field.     

控制力矩陀螺磁悬浮转子的指数趋近积分滑模控制研究

针对微重力、动框架等多源扰动下磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承转子系统的强非线性、参数摄动及未建模动态等问题,开展控制力矩陀螺的磁轴承转子鲁棒控制研究。建立了磁轴承转子轴向通道动力学模型与电磁力工作点线性化模型,分析了系统参数摄动及未建模动态,并在此基础上提出了一种非线性系统指数趋近积分滑模控制方法,设计了含有电流及位移的积分滑模平面,采用指数趋近律与饱和函数抑制抖振实现到达阶段滑模控制律。实验结果表明：采用该方法可有效抑制滑模的抖振现象,参数摄动时系统具有较佳动态性能,同时在转子转动、框架工作时保证系统良好鲁棒性。     

航天器机构固体润滑球轴承磨损失效模型

根据赫兹接触理论和运动学基本原理,推导了固体润滑球轴承的接触应力和滑动速度公式。基于“航天器机构固体润滑球轴承的失效主要取决于固体润滑膜磨损”的分析结论,建立了固体润滑球轴承的磨损失效模型,并用已有的试验数据进行了初步验证。     

航天发射塔回转平台滚动轴承状态检测方法与试验研究

研究航天发射塔回转平台特殊工况滚动轴承的状态检测与试验方法。提出应用冲击脉冲法（SPM方法）进行不解体检测的变参数对比试验和SPM方法检测指标筛选试验方案。针对某航天发射塔回转平台滚动轴承的实际运行状况和使用维修记录，对该塔66个回转平台滚动轴承进行了现场检测试验和综合分析评判。成功地解决了该塔超低速、大负荷、变速、欠润滑运转回转平台滚动轴承的状态检测问题，充分发挥了现役轴承的使用寿命．节约了大量的维修时间与维修费用。     

气体静压向心轴承静态特性的理论分析

本文根据简化的二维流动模型,提出一种新的计算方法,用以计算小孔节流气体静压向心轴承的承载能力和刚度。该计算方法简单方便,理论计算结果与实验结果很接近,适合于工程上的实际应用。     

Analysis and experiment of eddy current loss in Homopolar magnetic bearings with laminated rotor cores

This paper analyses the eddy current loss in Homopolar magnetic bearings with laminated rotor cores produced by the high speed rotation in order to reduce the power loss for the aerospace applications. The analytical model of rotational power loss is proposed in Homopolar magnetic bearings with laminated rotor cores considering the magnetic circuit difference between Homopolar and Heteropolar magnetic bearings. Therefore, the eddy current power loss can be calculated accurately using the analytical model by magnetic field solutions according to the distribution of magnetic fields around the pole surface and boundary conditions at the surface of the rotor cores. The measurement method of rotational power loss in Homopolar magnetic bearing is proposed, and the results of the theoretical analysis are verified by experiments in the prototype MSCMG. The experimental results show the correctness of calculation results.     

两种工程化的航天器用滚动轴承加速寿命试验方法

滚动轴承是航天器转动类产品的关键零部件,对其开展寿命和可靠性评估的重要方式之一是加速寿命试验.文章提出两种工程化的航天器用滚动轴承加速寿命试验方法,介绍在加速应力、加速模型、样本量、试验时间方面的选取思路和依据,以及模型参数的估计方法;以具体的航天型号产品为对象,进行这两种方法的算例对比分析.结果表明:鉴定性试验(方案...     

五轴控制型磁轴承动力学与控制

本文以五轴控制型磁轴承为研究对象，简要地介绍了它的工作原理，并给出了它的动力学方程。应用经典控制理论的设计方法建立了闭环控制系统，分析了它的稳定性，并通过计算机仿真给出了各自由度的阶跃响应曲线。     

小卫星姿控动量轮陶瓷球混合轴承性能分析与试验

小卫星的技术发展对星上姿控系统的主要部件一动量轮的主要技术指标提出了严格的要求。为了满足动量轮对轴承的使用要求，本研究开发了Si3N4陶瓷球混合轴承。基于滚动轴承分析理论和摩擦学知识，对其接触应力、旋滚比、轴向刚度、润滑、额定静载荷等指标进行了优化设计和分析。结果显示：与原全钢轴承比较，优化后混合轴承消除了原全钢轴承存在的控制类型“阶跃”问题，在精度寿命指标上具有明显的优势。摩擦力矩测量结果及分析表明该轴承的功耗指标优于原全钢轴承。力学模拟、温度循环试验后动量轮电机电流升高小于5％，表明该轴承具有良好的抗振动冲击能力和温度适应能力。在动量轮连续二年的运转试验中，电机的功耗始终较小而且稳定，进一步证明陶瓷球混合轴承具有良好的抗粘着磨损能力。     

复杂电磁环境认知研究综述

复杂电磁环境认知是电子信息系统复杂电磁环境效应研究的基础问题之一。针对当前对于复杂电磁环境的各种认识和理解,综述了国内外对于复杂电磁环境的认知和分类方法,综合对比了国内与国外在电磁环境认知等方面研究之间的差距。通过分析国外在电磁环境认知方面研究发展的特点,展望了国内在电磁环境认知研究的发展趋势。