立方体卫星太阳翼技术综述

调研了国外不同类型立方体卫星(CubeSat)的太阳翼技术,并从展开维度及展开次数的角度进行了分类,然后对CubeSat太阳翼的太阳电池板、压紧释放机构及展开机构等典型部件进行详细介绍,对不同类型的部件技术进行了对比,通过对比,给出了CubeSat太阳翼在研制体系建设、部件技术、搭载验证等方面的发展建议,可为后续研究提供参考。     

立方体卫星电源系统及关键技术

在对立方体卫星电源系统调研的基础上,介绍了国内外立方体卫星电源系统研制基本情况和立方体卫星电源系统的基本原理,结合当前航天器电源系统应用实际及立方体卫星技术特点,通过对比提炼,对立方体卫星电源系统关键技术进行了梳理分析,重点对供配电体制、结构拓扑、高功率密度实现、接口标准、系统功耗控制等关键技术进行了介绍,对各关键技术的特点、应用、研究状况、难点及主要实现途经等进行了分析。总结了立方体卫星电源系统发展趋势,指出了立方体卫星电源技术的发展重点,给出了立方体卫星电源系统发展建议。以上内容对立方体卫星电源系统的研制应用及发展,具有一定的参考价值。     

立方体纳卫星的发展及其启示

介绍了立方体纳卫星的发展概况;对“震动卫星”、Cute系列、“加拿大先进纳太空实验”卫星和Coral卫星平台等典型项目进行了分析,重点对立方体纳卫星的任务、姿态与轨道控制、电源系统、通信系统、星载综合电子和可靠性等方面进行了总结。结合立方体纳卫星快速发展的原因,提出了以下建议：结合在轨服务、深空探测和新技术空间飞行演示试验等应用需求,发展微电子技术、微机电系统技术的航天应用、微卫星平台技术和标准化辅载荷发射接口技术。     

立方体卫星制动帆装置离轨时间分析

为了避免立方体卫星(CubeSat)失效后成为空间碎片,在立方体卫星寿命末期应采用低成本制动帆装置使其快速脱离轨道,从而减少对低地球轨道(LEO)航天器碰撞和损坏的威胁。文章建立了立方体卫星离轨的数学模型,得到立方体卫星离轨时间的影响因素分别为立方体卫星面质比、轨道高度和发射日期。应用实例仿真分析上述3种影响因素对离轨时间的影响,结果表明:随着立方体卫星面质比的增加,离轨时间不断减少;轨道高度越高,离轨时间越长;发射日期不同,离轨时间也存在较大的差异,在太阳活动峰年时离轨时间短,在太阳活动低年时离轨时间长。根据分析结果,对于3U立方体卫星而言,制动帆面积可设计为4m~2。     

导引头部件结构动态特性分析

导引头部件为螺栓装配体结构。为了准确分析装配体结构动态特性,利用弹簧、阻尼模型等效螺栓结合部对装配体结构动态特性的影响,在MSC.Patran中建立了导引头部件等效的有限元模型,用Nastran对其进行了模态分析。利用DASP系统对导引头部件进行模态试验,通过模态试验结果和有限元模态分析结果的对比,验证了有限元模型的正确性,表明等效的有限元模型能够正确表达导引头部件的动力学特性。
     

小卫星的创举——“立方体”纳星

纳型卫星在上个世纪也有所发展，但应用上大部停留在简单空间飞行实验，用处很有限，皮星更多是作为一种概念性存在，主要为教学与筒单元部件实验服务。随着“立方体”纳星的诞生，小卫星应用如同“井喷”迅猛发展。     

卫星结构振动响应灵敏度分析

文章针对某卫星存在的局部响应偏大的问题,对通过修改结构参数降低卫星的结构振动响应进行了研究。通过计算卫星响应相对卫星结构参数的灵敏度,得到了卫星结构参数对响应的影响大小,为修改结构来降低响应提供了依据。根据灵敏度分析的结果,选择一定的设计参数进行修改和响应计算,结果表明目标位置的响应得到了改善。     

结构局部刚度变化对小卫星动特性影响

首先针对模块式小卫星动特性进行灵敏度理论分析，分析目标是寻找提高结构动特性的局部位置和参数。然后基于有限元法分析改变局部刚度对结构动特性的影响。小卫星结构动特性分析计算的主要问题是建立计算成本可控的有限元模型，本文详细讨论了小卫星有限元模型建模方法和简化途径，并通过7个算例考察改变模块底板局部刚度、改变适配器支撑刚度、模块问设置弹簧模拟阻尼器等对小卫星结构动特性的影响。灵敏度分析和计算表明，影响动特性的主要因素是模块盒底板刚度和星箭适配器的支撑刚度；增加模块局部刚度以及适配器支撑刚度可以屏蔽星体摆动和包带联结部位的某些频率，同时可以减缓部分中间模块的振幅；在部分模块间设置弹簧可以模拟阻尼器或减振器的效果。另一方面，降低适配器刚度可以增加隔振作用。因而优化模块刚度分布和支撑刚度分布是改进动力学性能的有效途径。本文分析为模块式小卫星动力学修改以及多功能结构设计和主动振动设计提供依据。     

用于立方体卫星的高增益天线技术与发展趋势

随着MarCO与RainCube的成功在轨验证,立方体卫星已经在深空探测与遥感领域展现出独特的优势。立方体卫星搭载的天线不仅需要提供良好的辐射特性,还必须满足立方体卫星苛刻的体积和重量限制,这种限制条件在设计大口径高增益天线时尤为重要。首先简要介绍了立方体卫星的起源、发展及其应用前景,其次重点介绍了立方体卫星高增益天线的技术特点、研究现状及其在轨验证情况,最后归纳总结了立方体卫星高增益天线技术的未来发展趋势,为我国后续开展立方体卫星研究与应用提供参考。     

立方体星的技术发展和应用前景

系统论述了立方体星技术发展的三个阶段;从2010-2013年已成功发射的立方体星与纳卫星中挑选了10颗典型卫星,研究分析其技术水平、应用价值和特点优势;并重点论述了立方体纳卫星的应用;最后预测了立方体纳卫星的未来应用前景。     

Rapid model-based inter-disciplinary design of a CubeSat mission

With an increase in the use of small, modular, resource-limited satellites for Earth orbiting applications, the benefit to be had from a model-based architecture that rapidly searches the mission trade-space and identifies near-optimal designs is greater than ever. This work presents an architecture that identifies trends between conflicting objectives (e.g. lifecycle cost and performance) and decision variables (e.g. orbit altitude and inclination) such that informed assessment can be made as to which design/s to take on for further analysis. The models within the architecture exploit analytic methods where possible, in order avoid computationally expensive numerical propagation, and achieve rapid convergence. Two mission cases are studied; the first is an Earth observation satellite and presents a trade-off between ground sample distance and revisit time over a ground target, given altitude as the decision variable. The second is a satellite with a generic scientific payload and shows a more involved trade-off, between data return to a ground station and cost of the mission, given variations in the orbit altitude, inclination and ground station latitude. Results of each case are presented graphically and it is clear that non-intuitive results are captured that would typically be missed using traditional, point-design methods, where only discrete scenarios are examined.     

某发动机整机模态分析

为了获得某型号发动机的动态特性,采用有限元方法进行了发动机整机的模态分析。按照由组件到整机的思想,分别建立了各个组件的有限元模型。重点对推力室和喷管的建模方法进行了分析。将推力室按等效刚度法等效为单层壳,喷管按结构特性等效为正交各向异性壳,并将喷管计算结果同模态试验结果进行对比,验证了喷管建模方法的准确性。各组件模型组装为整机有限元模型,计算得到了整机的模态分布。数值计算结果同模态试验结果吻合较好。     

六自由度激励台的结构动力学等效建模

六自由度激励台是多轴同步振动环境模拟的重要地面设备,因其结构复杂且具有多个运动自由度,而难以构建准确的结构动力学模型。文章针对6-PSU构型激励台的结构动力学特性,提出其参数型建模与模型修正方法。首先确定模型修正的对象为含轴承和导轨等接触运动副的铰链与作动部件,提出采用刚度与质量解耦的方法建立其含参等效动力学有限元模型;然后以该等效模型为基础,通过模态参数修正铰链和作动部件等效梁模型参数,再利用频响函数修正模型中轴承和导轨的接触刚度参数,得到了修正后的激励台等效结构动力学模型。修正后的有限元模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了建模方法的有效性。     

有限元分析在结构设计中的应用

应用有限元分析软件MSC PATRAN和MSC NASTRAN ,对激光捷联惯测组合的机箱结构进行静力分析和模态分析 ,定量地得到机箱厚度和加强筋的截面尺寸对机箱变形量和应力分布以及固有频率的影响 ,进一步将这种方法推广到各弹上仪器的结构设计中 ,从而使弹上仪器达到优化强重比的要求。     

平面整体冲破式易碎盖结构设计及有限元分析

针对发射筒/箱盖的轻质、结构紧凑等新的性能需求,设计了一种凹槽式薄弱区结构的平面整体冲破式复合材料易碎盖.对于承压工况,建立了静态有限元数值分析模型,分析了易碎盖应力和变形的分布,讨论了盖体厚度和薄弱区凹槽宽度对其最大变形的影响;对于冲破工况,基于三维Hashin失效准则,建立了静态渐进损伤有限元模型,研究了易碎盖冲破...     

大型真空容器结构设计中的有限元分析与应用

真空容器是大型空间环境模拟器的主体结构系统。文章在分析了真空容器系统结构及其设计方法的基础上,以某大型空间环境模拟器真空容器系统设计为例,探讨了有限元法在真空容器设计中的应用。工程实践表明,利用有限元法对大型空间环境模拟器容器系统进行分析设计,可以解决复杂载荷下的结构应力计算,优化真空容器的局部结构,提高容器系统可靠性和经济合理性。     

柔性臂约束/非约束模态降维模型精度分析

针对柔性机械臂约束、非约束模态降维的动力学绝对误差问题,可采用有限元法描述柔性变形,并应用拉格朗日法建立其动力学模型,分别利用约束和非约束模态进行降维,来比对两种降维方法的绝对精度。仿真结果表明:约束、非约束模态降维模型都具有较高的动力学精度,取相同阶数的非约束模态动力学精度更高,而约束模态的误差具有随时间累积的特点。