航天技术产业在我国产业群中的地位和作用

本文以上海航天基地近30年来发展的事实为依据,列举大量事例,对航天技术产业的地位和作用进行了论证。     

航天技术的发展对国民经济的带动作用

航天技术的应用创造极高的社会效益和经济效益。本文从多方面论述了航天技术的发展对国民经济的带动作用。     

羲和卫星磁浮机构地面高精度分离测试研究

为满足“羲和”卫星在轨超高指向精度(优于5×10^-4 (°))和超高姿态稳定度(5×10^-4 (°)/s)要求,开展地面复杂环境下的磁浮机构高精度分离测试研究。分析地面测试的静态误差、动态误差和测量误差,以气浮系统变化、厂房环境和气浮平台精度为主要影响因素,试验验证了分析结果。提出了一种基于地面超静环境下的磁浮机构高精度分离测试方法,解决了传统测试方法难以满足卫星高精度分离测试的难题。     

人类的“诺亚方舟”在哪里？——全球变暖给航天技术的挑战和机遇

2009年12月7日～19日在丹麦首都哥本哈根,193个国家的领导人,长达十几天的会议,围绕“全球变暖”这一话题,讨价还价,争夺本国生存和发展的利益和时间。与这次会议形成呼应的是一部名为《2012》的美国灾难片在会议开幕前全球公映,以强烈的视听效果,展示了预言中地球大灾难令人恐惧的一面和美国人一如既往地“救世主”角色——带领世界各国打造“诺亚方舟”,成功逃生。2012年在向我们走来,面对可能的大灾难,人类的“诺亚方舟”在哪里？     

前苏联宇宙飞行器的对接机构

概述了前苏联研制的对接机构,它们的分类、使用情况及优缺点。     

空间六自由度机构的容错性能研究

空间并联机构通常服务于军事、气象领域中重要的通信设备,其运行过程中的容错能力至关重要。空间六自由度机构在轨应用中,单个支链出现故障会导致整个机构的功能受限,开展对高精度六自由度机构容错性能的分析和研究,对于空间六自由度机构在轨运行具有重要的意义。利用空间六自由度机构的冗余自由度进行了容错性能的分析与研究,设计并研制了惯性式压电六自由度机构样机,验证了机构在失效环境下的容错性能和可靠性,有效保障了故障状态下的工作性能。     

卫星太阳翼展开机构的可靠性分析方法研究

针对卫星太阳翼展开机构的可靠性进行分析研究.首先,简要地介绍了太阳翼的组成和展开原理,建立了卫星太阳翼展开机构的故障树,并进行定性定量分析.分析结果得出扭簧储存动力矩不足和展开机构卡死是太阳翼展开失效的主要原因,对此提出了相应的预防和改进措施.其次,从静力矩裕度、力矩和力矩做的功三个方面对太阳翼展开机构进行可靠性建模和分析.     

天线展开机构的可靠性增长技术研究

卫星天线的展开是靠展开机构来实现的,这就需要天线展开机构具有很高的可靠性。文章对常用的电动展开机构和弹簧展开机构进行可靠性增长研究,给出了天线展开机构可靠性增长的技术途径、试验设计、可靠性增长评估方法,最后采用AMSAA模型对弹簧展开机构的可靠性增长进行了评估。     

基于强化学习的软体机构抓捕策略研究

大型空间结构建造与维护、失效卫星检测与维修、轨道碎片清除等已成为航天技术发展亟待解决的现实问题。针对传统空间捕获机构质量惯量大、末端抓取精度要求高、抓捕对象适用范围窄不足等,创新性地提出基于IPMC(ion-exchange polymer metal composite)功能复合材料的多自由度仿生软体新型抓捕机构,同时基于强化学习算法提出多模态信息融合的抓捕操作强化学习策略,从而提升抓捕机构空间捕获的成功率,为空间抓捕技术的智能化发展提供新思路。     

对接机构的涡流阻尼器阻尼力矩的有限元仿真和试验分析

涡流阻尼器可以很好吸收航天器交会对接时产生的碰撞能量,其阻尼力矩直接关系其对碰撞能量的吸收,但没有通用的阻尼力矩计算公式.通过对研发的对接机构用涡流阻尼器样机的有限元仿真和实验,分析其阻尼力矩.介绍了对接机构的涡流阻尼器样机的结构、2D和3D电磁场有限元仿真模型和阻尼力矩测试系统,分析了涡流阻尼器的磁极对数、转子材料导电率、转子长度、转子厚度、转子平均直径对阻尼力矩的影响,给出了阻尼力矩的计算公式.计算结果表明,对铝合金转子涡流阻尼器样机,阻尼力矩的计算值与实测值误差小,对铜合金转子涡流阻尼器样机,阻尼力矩的计算值与实测值误差较大.分析结果有助于对接机构用涡流阻尼器的研制.     

机电驱动机构的线性特性

为研究雷达导引头机电伺服系统中的机电驱动机构特性,引入扭转刚度,建立了永磁式直流伺服电机驱动机构的传递函数模型,给出了电机与负载刚性和弹性连接两种条件下的传递函数.用频域拟合获得实际系统的传递函数.结果表明:测试结果与理论分析一致.该法对机电伺服系统设计和分析有一定的参考意义.     

基于柔顺机构的新型可变形机翼设计方法研究

机翼翼型变体技术可以根据任务和环境自适应地改变机翼形状、厚度、弯度等重要参数,使飞机在不同飞行状态下都能取得较理想的气动特性。柔顺机构是实现机翼蒙皮光滑变形的驱动装置,相比传统液压机构具备质量特性好的优势。采用鱼骨型柔性钢架与四连杆机构实现了机翼前缘上下蒙皮向内收缩、前缘形状由钝变尖的弹性变形过程。通过设计“撞块”机构实现驱动行程的有效分解,解决了前缘尖端开口处蒙皮回收与机翼变形控制所需的驱动行程不一致的内在矛盾。变形后翼型与目标翼型误差最大位置不超过4 mm,变形过程中结构最大应力小于材料许用应力值。相比传统采用纯液压机构驱动的变形机翼设计方案,该基于柔顺机构的变体机翼结构减质14.1%。     

基于多体仿真模型的运动机构可靠性仿真试验系统研究

以蒙特卡罗法为理论核心,利用多体运动学和动力学分析软件--LMS Virtual.Lab作为运动机构可靠性分析平台,通过Visual Basic.NET程序设计语言建立用户界面并实现对LMS Virtual.Lab的调用,以进行运动机构的可靠性仿真试验,采用得到的随机变量数据库和结果数据库对运动机构进行典型失效模式的可靠性分析,从而形成了一套可以实现运动机构的可靠性仿真与分析功能的可靠性仿真试验系统.以对心曲柄滑块机构为例,进行了几何尺寸误差和运动副间隙误差影响下的机构运动精度可靠性分析;以某锁机构为例,研究多失效模式下动力学特性对于机构定位可靠性的影响并进行了灵敏性分析.通过这两个实例验证该可靠性仿真试验系统进行机构可靠性仿真试验和可靠性分析的可行性和有效性.     

小型、快速SMA空间解锁机构的设计与试验研究

航天器上需要解锁机构完成结构的分离任务,目前广泛采用的火工品螺栓存在安全和冲击等问题,因此其应用在某些场合受到限制。以太阳板二次展开的解锁为例,本文利用形状记忆合金(SMA)的记忆特性发展了小型、快速SMA空间解锁机构;选用Liang\|Rogers本构模型,对解锁机构的核心部分-驱动器进行了设计;完成了解锁机构的样机研制和调试,进行了地面展开试验测试。研究结果表明：利用28V星载电源,研制的SMA空间解锁机构在0.1s内实现了解锁分离。新型SMA解锁机构安装体积小,解锁速度快,能够满足多个解锁机构同时使用的同步性要求,有很大的工程应用潜力。     

NASA在纳米技术领域的研究和应用进展

NASA一直致力于先进航天技术探索与应用,其中,为推动纳米技术的发展与应用,规划了20年的研究发展计划。相关纳米技术被认为能够精确实现材料的预想性能,并可制备出更小、更具环境稳定性的航天器。文章跟踪介绍NASA在纳米技术领域的研究和应用进展,包括:1)先进结构材料及其应用;2)能量的生成与储存;3)热控制材料及其应用;4)纳米传感器的发展;5)推进剂及推进器的革新等。     

考虑区间叠加不确定间隙的空间可展机构动力学研究

本文建立了考虑不确定间隙空间可展机构动力学模型,通过对不确定间隙进行描述,结合传统接触模型提出含不确定区间间隙的接触力模型,并将其嵌入展开单元动力学模型,通过切比雪夫区间求解对含区间系统动力学模型进行求解,针对区间求解中启动阶段估计不准、区间叠加误差过大、区间整合的问题与展开单元叠加问题,提出了相适应的区间扩张、局部均值分解与瞬时叠加方法降低区间求解误差,并给出区间间隙累加下动力学响应边界。结果表明:区间间隙大小主要对系统运动精度产生较大影响,而区间间隙数量对系统运动稳定度影响较为严重。区间叠加方法相比于传统拟合方法可进一步提高空间可展机构预示精度,相较于传统拟合结果可提高7.74%。     

天线指向机构位置伺服的H_∞-PID控制研究

针对大型卫星天线指向机构高精度高可靠性的要求,研制了一种永磁同步电机驱动的新型天线指向机构.在建立双质量体驱动模型的基础上,以ITAE(时间乘以误差绝对值积分)为优化指标,在H_∞混合灵敏度约束下PID参数的稳定域内,采用遗传算法对PID控制器的参数进行了优化.最后采用优化的PID控制器对指向机构进行了控制仿真和实验验证,结果表明系统具有响应快速而平稳、抗负载扰动和模型误差能力强的特点.     

低重力环境下基于超弹性铰链的某折展机构展开动力学研究

针对地外行星、月球探测中杆状天线对轻量化折展机构的需求,提出了一种基于超弹性铰链的两折杆折展机构,天线展开长度可达1.3 m,折展机构重量小于200 g;建立了超弹性铰链的薄壳大变形模型和机构的有限元分析模型,同时引入重力场影响,对不同重力场下机构展开动力学行为、展开时序进行了分析,并对天线末端特征点最大位移进行了预测;利用该折展机构原理样机开展了地球重力条件下的展开试验,使用高速摄影对展开过程进行记录并反演获得特征点位移信息,验证了特征点实际最大位移与分析值的一致性.基于超弹性铰链的两折杆折展机构的设计思路与分析方法,可以为我国后续深空探测更长尺度天线折展机构的设计与分析提供新的思路.     

Rankine涡作用下激波变形和分叉的数值研究

数值模拟了激波和Rankine涡相互作用,重点研究了波涡相互作用引起的激波结构的变化过程.应用非结构化适应网格下的二阶精度Godunov型的PLM格式来求解Euler方程,对一平面激波与不同涡强Rankine涡相互作用下瞬态激波的运动、发展进行了研究.漩涡与激波间相对强度的大小对激波结构的影响明显,弱相互作用诱导激波变形,强相互作用诱导激波变形并产生分叉.计算结果表明,应用非结构化适应网格的PLM格式所得到的数值解较好地反映了瞬态激波结构的有关特征和信息.