空间材料加工——未来的一种空间工业

二、空间材料科学研究的主要目标 空间材料加工是一个范围很广的领域。为了有效地进行研究工作,在一开始就必须确定合适的研究计划和内容。为此,美国宇航局曾于1978年委托一个由8名专家和教授组成的委员会和洛克维尔国际公司,分别提出了“空间材料科学试验计划”和“空间材料加工生产计划”,见表1和表2。这两个计划都是为实     

各国空间材料加工试验的发展

空间材料加工是空间工业中的新型技术领域之一,本文从空间微重力环境对材料加工过程的影响、空间材料试验及加工制造技术等几方面介绍了各国空间材料加工试验的进展状况。     

国外空间加工工艺研究概况

本文综述了国外空间材料加工工艺的研究发展概况。加工工艺包括了空间飞行器维修、组装、建造、空间材料科学试验和材料生产可能使用的各种工艺方法。加工工艺的研完发展表明空间开发利用已进入了一个新的阶段。     

航天材料工程学内涵及其体系构建

为应对空间特殊服役环境,航天材料研制、保证和使用单位已在材料设计、材料加工、材料评价和材料使用方面开展了大量工作。在此基础上,本文首先对我国航天材料的选型要求进行了分析,接着对航天材料、航天材料飞行试验、空间材料科学、航天材料空间环境适应性等概念进行了辨析,并提出了航天材料工程学的概念,进而对航天材料工程的各个组成部分的关联性进行了阐述。最后,为满足未来空间技术发展需求,在总结和借鉴国内外航天材料工程发展经验的基础上,从规划、研发、试(实)验、评价、选用、数据服务等角度,设计构建了具有航天领域特色的航天材料工程体系。     

美国工程材料太空加工中心主任谈空间材料加工

87年4月27日至5月3日,美国Venderbilt大学教授,工程材料太空加工中心主任R.J.Bayuzick教授来我所讲学,题目是“金属和合金的空间加工”。在讲学期间,Bayuzick教授概括介绍了空间材料加工的发展现状,详细讲述了有关金属及其合金在落管条件下的研究试验结果,参观了北京强度环境研究所的落塔设备和北京材料工艺研究所的工艺、检测设备,并提出了良好的建     

C/ SiC 材料在国外空间光学系统上的应用

C/SiC复合材料具有高的比强度、低的热变形敏感度以及在高低温环境下的适应性,这使其成为目前最具前途的空间光学系统应用材料.本文总结了国外一些国家C/SiC的制备方法及其在空间技术上的具体应用.     

临近空间超声速飞行器短时热强钛合金应用分析

临近空间超声速飞行器严酷的使役特点和要求给机体结构选材带来了严峻的挑战。短时热强钛合金材料以耐高温、低密度、高比强度、高比刚度、制造加工成形工艺优良的优点成为临近空间超声速飞行器的首选材料。根据临近空间超声速飞行器的使役特点与选材要求,从性能、制造加工成形工艺、成本3个方面的实际工程应用需求出发,对短时热强钛合金在飞行器结构上的应用研究思路进行了分析并提出了建议,为临近空间超声速飞行器机体结构的选材、设计和研制提供参考。     

空间的电磁推进技术

本文阐述了电磁推进原理;以地对空定向发射和轨道转移为例论证了电磁推进装置在空间技术方面的应用潜力.评价了空间电磁推进的优点和未来美好前景.     

微重力材料科学研究与应用的潜在效益

微重力材料科学研究与应用即空间材料加工是人类开发利用空间的主要内容。本文述评了这一科学技术领域的主要进展、发展潜力和效益前景,指出了制约这一科学技术领域快速发展的主要因素和关键条件。     

空间飞行器抓捕非合作目标后的复合控制

随着空间技术的不断发展，空间飞行器抓取非合作目标的稳定控制技术变得日益重要。基于拉格朗日动力学原则对空间飞行器进行动力学建模，考虑了非合作目标的未知参数、空间飞行器模型的不确定性及存在外部干扰的情况，理论分析了自适应控制及基于非线性干扰观测控制的可行性，并对比了二者的优缺点。在此基础上提出了一种可以在线精确估计非合作目标未知参数的复合控制方法，并进行了仿真验证。仿真结果表明，所提方法能够将所有参数的估计误差限制在很小的范围内，相对于自适应控制方法有了显著改善。     

航天材料空间环境效应损伤机制及关联性研究

基于航天材料在轨将遭遇多种空间环境的作用且不同空间环境对航天材料的损伤存在一定的关联性,本文首先对航天材料的空间环境及效应进行了介绍,接着对真空、温度、微重力、等离子体、粒子辐射、太阳电磁辐射、空间大气、空间碎片及微流星体、空间污染、空间动力学、腐蚀及空间生物等环境对航天材料的损伤机制及不同损伤机制之间的关联性进行了研究,最后对需要进一步研究和关注的方向进行了讨论并给出了发展建议。     

太空原位制造和修复技术研究现状分析

概述了太空原位制造和修复技术（In—situ Fabrication and Repair,ISFR）的概念和特点,并结合该技术的发展背景,介绍了国内外以选择性激光烧结和电子束熔融技术为代表的太空原位制造、空间钎焊修复、太空基地建筑构建等方向发展现状及趋势。结合我国空间技术事业发展,提出充分借鉴国外相关技术成果,围绕主要应用材料,重点开展空间环境适应性和应用验证研究,并探索利用模拟月壤开展太空原位制造技术研究的设想与建议。     

航天材料空间环境效应地面模拟试验标准体系

首先对航天器在不同轨道将遇到的空间环境进行了分析,对航天材料在不同空间环境下的损伤效应与机制进行了探讨,并对不同空间环境对航天材料的协同效应进行了研究。进而在对国内外主要航天机构或国家的航天材料空间环境效应地面模拟试验标准建设情况进行梳理的基础上,借鉴国外航天材料空间环境效应地面模拟试验评价标准的建立和使用经验,构建了由通用方法、单一空间环境和多因素空间环境协同作用下的航天材料空间环境效应地面模拟试验标准体系。     

锦纶材料空间环境适应性研究

为研究锦纶材料在长寿命在轨航天器中的环境适应性,提出了锦纶材料在空间环境使用的空间环境适应性评价指标,设计并实施了空间环境适应性评价试验。试验结果表明,锦纶材料在燃烧性能、逸出有害气体、真空质损和可凝挥发物、抗菌防霉、耐受交变温度、电离辐射中表现出友好的环境适应性。锦纶材料在受到空间环境中原子氧、紫外辐射作用时断裂强力明显下降,且原子氧与紫外辐照协同效果对锦纶材料的力学性能破坏具有加强效果。锦纶材料可作为空间舱内环境长期使用材料,在舱外环境使用时,需要特别考虑其力学特性受到原子氧、紫外辐照的影响。     

连续短线段空间圆弧转接与插补

针对连续短线段高速加工控制需求,研究了利用空间圆弧转接实现高速插补的方法。建立了圆弧转接数学模型,研究了转接的几何约束和运动约束、转接参数计算、空间圆弧插补等相关理论与算法,并详细分析了算法的使用范围、效率制约因素和计算量等工程实现相关问题。仿真和加工实验表明:该转接算法能显著提高加工效率,减小振动,改善工件表面质量。作为空间圆弧转接算法基础的空间圆弧插补算法对空间任意平面内圆弧插补具有实用价值。本文所有算法已经在自主研发的数控平台上进行了验证,应用效果良好。     

空间高温材料科学实验设备研究进展

高温材料科学实验设备是开展空间材料科学研究的必要支撑。综述了世界主要航天大国关于空间材料科学实验设备的研究现状,重点剖析了国际空间站上典型材料科学实验设备的技术特点。介绍了中国空间高温材料科学实验设备的发展历程,主要体现在从最初功能简单、结构单一的模式,逐渐发展成为集材料制备、处理、实时观察、测试和在线分析等功能于一体的综合实验系统。进一步总结了空间高温材料科学实验设备的关键技术,并对中国材料科学实验设备的深入研究提出了建议。     

空间摩擦学及其材料的研究进展

综述了空间苛刻服役环境及其对空间摩擦学材料性能影响的研究,深入分析了空间环境对空间摩擦材料、空间耐磨材料和空间减摩材料摩擦磨损机理的影响。空间摩擦材料主要应用于空间对接机构及空间机械臂中,应具有稳定的摩擦力矩与优良的抗黏着磨损性能。空间耐磨材料主要应用于空间轴承、齿轮和密封件等部件中,如FeAl金属间化合物在高温下抗蠕变性急剧下降,常通过添加金属元素(Ce,Cr,Mn,Mo,Nb,W等)及固体润滑剂提高材料抗蠕变性能;Ti及其合金常通过表面改性改善黏着性;与基体结合性良好的耐磨涂层可以较大程度的改善材料的耐磨性。空间减摩材料主要指润滑剂与自润滑材料,如软金属Pb、高分子材料PI和PTFE等,以及某些金属的氧化物,氟化物和硫化物等,能较好地降低材料表面的摩擦因数。随着航天科技的发展,亟须开发新型高性能空间摩擦学材料,建立摩擦学材料数据库,以应对国际航天技术发展的挑战。     

空间3D打印技术现状与前景

空间制造能力对太空探索具有重要意义,空间3D打印是实现空间制造的一项关键技术。阐述了空间制造的起源以及空间3D打印的技术现状,围绕着3D打印材料、工艺及空间环境适用性等问题,分别讨论了面向空间舱内环境、在轨原位环境、星球基地环境下空间3D打印技术的研究进展,提出了面向空间应用的高性能复合材料3D打印、多自由度3D打印等工艺方法,以应对空间环境的多重需求。分析并指出了实现空间3D打印技术面临着空间极端温差环境、能源利用、材料来源与性能等技术挑战;围绕我国空间站建设与月球探索工程,讨论了我国空间3D打印技术的发展前景与可能的实施途径。     

欧洲空间天气计划

简要介绍了空间天气的基本概念,并对欧洲空间天气计划的效益分析、用户需求、实施方案等方面的内容进行介绍。     

未来30年航天运载技术的发展预测

作为航天技术的基础,运载技术代表着一个国家自由进出空间的能力,是发展利用空间技术、控制空间技术的基础和前提,因此世界各航天强国均把发展先进航天运载技术作为保持其领先地位的战略部署之一.