国内外航天器密封舱主结构材料的选用

介绍了国内外航天器密封舱主结构常用的铝合金材料,并对其常规力学性能、断裂韧度、焊接性能、抗应力腐蚀性能等进行了比较。同时,结合不同的使用环境及条件对可选材料进行了分析,给出了目前及未来密封舱主结构材料的选择建议。文章研究结果可为大型航天器密封舱主结构研制提供参考。     

泡沫铝在航天工程中的应用展望

简要介绍了新兴材料泡沫铝(合金)的结构特点和主要性能以及国内外有关该材料制备和材料应用研究的现状。结合航天器设计中的实际问题,重点探讨了利用泡沫铝及泡沫铝合金的减振和冲击吸能特性,设计制造航天员防振座椅、抗冲击舱底和陀螺支架的可行性及具体应用形式。     

航天器结构材料的应用和发展

文章首先说明航天器结构材料的定义及其性能要求,然后简要介绍航天器结构材料的主要类型及其基本性能,并且综述航天器结构材料的应用概况,最后指出航天器结构材料的发展趋势。     

航天器结构用材料应用现状与未来需求

航天器结构是所有航天器的重要组成部分和基础,影响航天器结构性能的最主要的因素是结构用材料。文章着重对航天器结构中广泛使用的复合材料、金属材料、防热材料的应用现状进行了分析,同时提出了未来发展需求。     

航天器结构材料的应用和发展

文章首先说明航天器结构材料的定义及其性能要求，然后简要介绍航天器结构材料的主要类型及其基本性能，并且综述航天器结构材料的应用概况，最后指出航天器结构材料的发展趋势。     

泡沫铝板弯曲振动特性数值研究

泡沫铝作为一种新型轻质高强度材料,是通过气泡层形成的多孔金属材料。文章结合泡沫铝的结构特点,以Timoshenko梁理论为基础,建立了泡沫铝板弯曲振动的理论模型,求解得到了泡沫铝板弯曲振动频率与振幅变化曲线,并通过有限元仿真验证了理论分析结果。通过求解泡沫铝板的频率特性确认了载人航天器使用的泡沫铝板的频率远离舱体基础频率,满足航天总装使用要求。最后,对比分析了泡沫铝材料弹性模量及密度的变化对泡沫铝弯曲振动基频的影响。随着泡沫铝弹性模量的增加,泡沫铝板的基频逐渐增加;随着密度的增加,泡沫铝板的基频逐渐变小。因此,可以通过改变泡沫铝的材料参数得到不同频率特性的泡沫铝,以满足航天器不同总装工况的使用要求。     

泡沫镁的制备及应用前景

泡沫镁材料是一种极具潜力的新型材料,相比于实体金属镁和泡沫铝材料有许多特殊性能,然而国内对泡沫镁材料的研究相对较少。为方便学者对泡沫镁材料进行研究,简要介绍了泡沫镁材料的几种性能特点,论述了渗流铸造法、熔模铸造法、粉末冶金法、熔体发泡法、金属-气体共晶定向凝固法等几种重要的泡沫镁材料制备方法的工艺原理和优缺点。列举了国内外制备泡沫镁材料的一些实例,从泡沫镁材料的阻尼性能、吸能性能、仿生性能、散热性能等方面着重分析了泡沫镁材料在航空航天、生物医学、散热器、汽车等领域的应用前景。     

用于航天电子设备的PMI泡沫夹层结构力学性能试验验证

针对应用于空间站的我国首个航天综合一体化电子系统设备的减重需求,通过试验验证了碳纤维/PMI/碳纤维、铝合金/PMI/铝合金2种PMI泡沫夹层结构的物理及力学性能,并与航天电子设备中常用的铝合金、碳纤维结构进行对比分析。研究表明,相比于铝合金结构,PMI泡沫夹层结构具有显著的减重效果以及良好的阻尼和比刚度特性,平均减重比约为40%,力学响应量级降低了40%～50%,为空间站电子设备的轻量化设计奠定了基础。     

微球复合泡沫材料的研究和应用

微球泡沫材料是一种新型的结构泡沫材料，它具有轻质高强等特点，在航空、航天、海洋开发等领域有广泛的前景。本文综述了微球泡沫复合材料国内外发展概况，系统地介绍了微球复合泡沫材料的特性、结构、成型工艺及其应用。     

超轻开孔泡沫铝及其在航天领域的应用

超轻开孔泡沫铝具有孔隙率高、质量小、比表面积大、比强度高等特征,是一种结构性与功能性兼备的新型材料,在航空航天、能源与环境等领域有广泛的应用前景。文章针对航天领域对轻质功能性材料的需求,介绍了超轻开孔泡沫铝的基本结构、性能特征以及相关研究进展,并对该材料在航天领域的应用进行了展望,希望为未来航天器的设计提供参考。     

缝纫泡沫夹心复合材料的制备及力学性能表征

传统的夹芯结构复合材料通常是将面板和芯材粘结在一起,这使得夹芯结构芯材与面板的界面性能薄弱.为了弥补现有夹芯结构材料界面性能薄弱的缺点,研究了缝纫增强泡沫夹芯结构复合材料一体化成型工艺,并对其力学性能进行了试验研究.通过与未缝纫泡沫夹芯结构的对比试验,发现缝纫能显著提高泡沫夹芯结构的弯曲强度、平压强度和侧压强度,而且随着缝纫密度的增加,该夹芯结构的抗弯、平压和侧压性能均有提高.     

航天器多功能结构传热特性的实验研究

针对航天器结构高性能、轻质化和集成化的发展要求,设计了集电路控制,热管理功能和结构承载功能于一体的多功能结构。此种结构分别采用柔性电路板控制热仿真多芯片模块,作为多功能结构的热源;碳碳材料作为热倍增器;复合材料蒙皮和金属泡沫芯子的夹层结构作为承载结构,实现了结构和功能的集成。同时,为了研究多功能结构的传热特性,进行了热真空实验,实验测量了热流密度和温度梯度。结果表明这种新型的结构可以消散飞行器多芯片模块产生的热量,碳碳热倍增提供了一种减小温度梯度的新方法,同时这种多功能结构减少了结构的体积,降低了结构的质量。     

一种新型透波低无源互调温箱箱体的设计

收发共用技术在卫星通信天线上的广泛应用将引发无源互调（passive intermodulation, PIM）。卫星天线工作在空间高低温交变环境中,而其PIM性能对温度具有敏感性,故需开展地面试验予以验证。为此,提出一款可用于测试天线在高低温环境下PIM性能的透波低无源互调温箱,主要在透波材料选用、结构耐压、箱体保温性能等方面开展设计和验证,最终建造的温箱满足耐温-150～150℃,箱体结构聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）板的安全裕度为0.648,总插损<1 dB,箱体的PIM性能基本稳定优于-150 dBm,目前已广泛应用在天线PIM性能的地面试验验证中。     

V型皱褶芯材夹层板对流换热性能评价及优化

为考察主动冷却式一体化热防护结构用V型皱褶芯材夹层结构的性能,文章采用Fluent软件模拟受恒定热流载荷皱褶芯材夹层板在强制对流条件下的传热过程,分析其换热特性和流道内流体流动规律;并在分析皱褶芯材夹层板中正三角和倒三角2种流道换热性能差异的基础上,提出相邻流道流向相反的改进方案。该方案可提高冷却剂的利用率,使结构温度分布更加均匀。相比于具有相同几何参数的波纹芯材夹层板,皱褶芯材夹层板具有更好的换热性能,但同时以更大的当量密度和进出口压降损失为代价。比较几种常用的热效率指标,并定义了一种同时考虑换热性能、泵功率和结构质量的热效率指标,再分别以不同的热效率指标为目标函数,对皱褶芯材的几何参数L、W和S进行初步优化设计。     

相变材料深空控温技术研究

随着航天电子产品向小型化、集成化方向发展,产品热流密度迅速增长,其抗热冲击散热问题成为制约产品设计的瓶颈问题之一.使用相变控温技术可以很好地解决该问题,且相变控温属于被动控温,可靠性很高,符合航天产品要求.以某VPX标准机箱扩热板结构为研究对象,提出相变材料与载荷产品结构复合一体化的相变控温装置设计方法.通过设计试验进...     

分析含泡沫元件组合结构的一个近似方法

文章提出了一个建立预紧组合结构中泡沫材料有限元模型的近似方法,其基本过程包括:建立泡沫材料性能试验系统的数值模型,调整模型中泡沫材料的某些参数值直到数值结果与相应的试验结果非常接近,并将这些数据应用于相关的组合结构分析中。     

用于统计能量分析参数辨识的子空间方法研究

利用统计能量分析法预示航天器结构高频动力学响应时,正确估计各子系统的统计能量分析参数至关重要。论文从实验参数辨识角度,基于子空间法的统一理论框架,提出功率流模型辨识/耦合矩阵修正方法(PMI/CMA)辨识系统的内损耗因子和耦合损耗因子参数。首先利用子空间法直接由时域测试数据辨识功率流模型的等价状态空间模型,然后利用辨识模型特征参数修正初始耦合矩阵。耦合矩阵修正方法考虑了子系统间的耦合信息,并通过寻求耦合矩阵初始值相对误差的最小范数解得到修正参数。最后利用两个实际结构分别对算法进行了仿真分析并与功率流实现/统计能量分析模型修正方法(PRM/SMI)进行了对比,验证了PMI/CMA方法的有效性。     

光子晶体热控结构防护性能研究

光子晶体在红外波段同时具有高反射率和高辐射率,可作为高超声速飞行器的防热材料。文章利用FLUENT软件和辐射模型中的离散坐标算法对有/无光子晶体防热层结构进行了气动加热数值模拟计算,得到了在不同热流密度条件下基体的温度分布;通过计算结果的对比发现,采用光子晶体防热层结构使基体温度下降约360～515 K,具有良好的热控性能。光子晶体是一种具有广阔应用前景的热防护材料,作为高超声速飞行器的防热层结构的可行性与有效性还有待深入研究。     

空间站热分析综述

作为空间站研制、试验和运行管理的重要基础,系统级热分析已在国内外广泛开展。文章对空间站舱内空气流动分析、温湿度控制分析和以流体回路为核心的整体热建模分析等进行了综述,以国际空间站为重点介绍了这些技术的发展、实施方法、技术特点和作用。     

核热推进反应堆燃料元件发展概述

深空探测作为我国航天领域未来的重要任务之一,需要性能更高的推进系统提供动力。核热推进系统具有高比冲、大推力、长运行寿命、可重复启动等优点,可为未来深空探测任务提供可靠的动力支撑。经过了60多年的发展,核热推进固态堆芯燃料元件被研制出了多种类型,如六棱柱石墨基燃料元件、扭曲条带燃料元件、六棱柱金属陶瓷燃料元件、球形包覆颗粒燃料元件、MITEE型燃料元件、SLHC型燃料元件、Grooved Ring型燃料元件等。总结归纳了核热推进固态堆芯燃料元件的发展状况,提出了发展核热推进固态堆芯燃料元件的关键技术,可为我国核热推进系统燃料元件的研制提供借鉴。