次镜三杆与筒体复合支撑结构轻量化设计

文章在空间相机次镜三杆和筒体复合支撑结构设计中,引入了拓扑优化设计方法,通过仿真确立了传力路线,在规定的设计空间内实现了结构的轻量化;结合材料成型工艺,完成了次镜支撑结构的设计和仿真分析,并根据设计方案制备了质量约7.62kg的实际结构产品;对该产品进行了测试,测得频率为176.03Hz,满足产品设计的轻量化指标要求以及频率性能要求。文章提出的设计方法对于同轴光学系统中次镜支撑结构的轻量化设计具有一定的参考价值。     

基于AWE协同环境下的环形气瓶结构有限元优化分析

在ANSYS Workbench协同优化分析设计软件平台环境下,针对某环形气瓶压力容器的结构几何尺寸如截面壁厚、环形半径、椭圆截面长短轴、承受的内压载荷等因子对该气瓶强度、刚度的影响,进行了有限元模拟分析。同时对其强度刚度的设计空间和灵敏度进行了综合分析。为该环形气瓶结构设计优化、制造工艺提供了参考借鉴作用。     

蜂窝椭圆反射镜的孔单元设计研究

应用有限方法进行了蜂窝状椭圆反射镜的轻量化孔单元设计研究,分析了孔单元形状 、孔单元排布形式和孔单元尺寸对蜂窝椭圆反射镜的各项性能的影响。结果表明孔单元尺寸 对质量、转动惯量和加工变形的影响较大,而孔单元排布形式和孔单元尺寸对热变形的影响 要高于对自重变形的影响,87 mm孔单元的第三种三角形孔单元排布形式是最优的孔单 元设计形式。
     

空间遥感器指向镜支撑结构形式综述

空间遥感器指向镜支撑结构是指向镜的重要部分,用于维持指向镜位置并提供一维转动自由度,其结构形式的选择和设计对指向镜的功能具有重要影响。文章针对指向镜在轨微重力、存在转动的使用条件和温度变化大的环境特点,调研并总结了背部支撑、侧面支撑、周边支撑3类主要的支撑结构形式,分析了支撑结构设计的精密热设计和粘接技术等关键技术。在指向镜支撑结构设计时建议采用非传统的新型方案设计和模块化设计。     

客车轻量化及其实现途径

汽车轻量化不仅可以节省材料，而且是提高汽车燃油经济性、降低能耗、减少排放污染的重要措施。文章首先从节能和环保两个方面论述了汽车轻量化的重要意义，然后分析了客车轻量化的三种主要实现途径：结构优化设计、使用轻质材料、采用全承载车身结构形式。     

一种面向增材制造技术的桁架式支架结构设计方法

针对卫星结构轻量化设计需求,综合应用拓扑优化方法和增材制造技术在结构设计和加工方面的优势,提出一种面向增材制造的桁架式支架结构设计方法。首先,考虑增材制造加工工艺约束,应用拓扑优化方法在结构可行设计空间中寻找最佳传力路径,以此为基础抽象出相对应的桁架结构;然后,应用尺寸优化方法,设计最优的桁架杆件截面尺寸;最后,综合考虑最优杆件尺寸和结构加工/使用约束,进行几何重构,获得可供增材制造的结构设计方案。将方法应用于某卫星敏感器支架结构设计,得到一种相对传统构型减重35.4%的轻量化设计方案。经详细力学分析验证,在使用与传统构型支架相同材料参数和载荷工况下,新型支架基频提高34.3%,安全裕度提高13.0%,同时动态响应系数降低7.3%,验证了方法在结构设计方面的可行性,为同类结构的轻量化设计提供了有益参考。     

大椭圆轨道遥感卫星有效载荷安装面热变形抑制方法

针对大椭圆轨道遥感卫星有效载荷安装面在复杂外热流环境下存在较大热变形的问题,文章提出了碳纤维结构铺层优化和柔性连接两个热变形抑制的方案,并分析了两个方案的优缺点。以某大椭圆轨道遥感卫星为例,进行了分析验证,结果表明:采用柔性连接设计方案优于碳纤维结构铺层优化方案,可将因热变形引起的载荷安装面法向变化从672μrad减小至185μrad,更适用于大椭圆轨道卫星不规律多变外热流下有效载荷安装面的热变形抑制。     

航空航天结构轻量化设计与实验方法研究进展

综述了近年来航空航天结构轻量化设计方法，聚焦薄壁结构与连接结构两类主要承载结构轻量化设计进行总结；针对薄壁结构，分析了面向后屈曲行为的轻量化设计、虑及缺陷的鲁棒性设计以及创新轻质薄壁领域的发展动向；针对连接结构，总结了传力路径与区域应力调控两大类设计方法。此外，就轻量化结构的高精度实验方法与数字孪生模型等共性关键问题进行梳理，并展望了未来航空航天结构轻量化设计方法发展前景，为未来研究工作和装备研发提供参考。     

某航空相机载荷舱热分析与热设计

航空相机的热控设计需要解决流动与传热的耦合问题。文章提出某航空相机载荷舱在复杂飞行环境中上升、巡航、下降全过程的热分析及热设计方法：确定载荷舱热分析数据流,采用专业热分析软件、流体计算软件计算辐射外热流、气动外热流,以及等效对流换热系数沿壁面分布情况及与马赫数的变化关系。将热环境赋予载荷舱热分析模型,通过热分析软件与自开发程序迭代对载荷舱两个极端工况进行了仿真分析。结果表明,据此设计的光学窗口内表面温度高于露点温度10℃以上,得到的载荷舱热分析结果满足热控指标要求,热设计方案合理可行。     

基于硅基MEMS工艺的快速控制反应镜制作

快速控制反应镜(以下简称快反镜)是光电精密跟踪系统中必不可少的组成部分,在消费电子、医疗、天文望远镜、激光通信等领域中有着广泛应用。基于硅基微电子机械系统(micro-electromechanical system, MEMS,)工艺制作微型快反镜,对于实现快反镜和跟踪系统的小型化、轻量化有重要意义。陈述了一款硅基快反镜的结构设计、工艺选择以及制作攻关过程。通过加工便利性、加工精度、加工可靠性与制作成本的综合分析比较,确定了MEMS深硅刻蚀工艺制作小型化快反镜可动结构技术思路。快反镜的制作中,通过“化面为线”的版图优化减少刻蚀面积解决了深硅刻蚀不匀问题,通过清洗方法的对比和择优解决了反射镜面表面清洁度问题,通过改变金属化方法解决了镜面的面形精度控制问题。测试结果表明,此款基于硅基MEMS工艺的小型化快反镜满足了设计和应用需求。     

轻型球面反射镜面形检测支撑设计仿真分析

文章针对轻量化程度较高的SiC空间反射镜,探讨了其在重力环境下反射镜面形检测所需要的卸载支撑方法。为了使重力对反射镜面形精度的影响降低到可接受范围内,在光轴竖直时,将支撑结构对反射镜的作用简化为卸载力,优化力的数量、位置及大小,使反射镜面形精度达到近似零重力情形,并分析了反射镜水平倾斜0.5°、1°时,反射镜面形对位置误差的敏感程度;光轴水平时,在对反射镜设计支撑结构的同时,加入3点、6点辅助卸载力来降低残余重力影响,使反射镜面形接近无重力情形。通过Patran/Nastran软件建立反射镜模型并进行仿真计算,输出反射面各结点坐标值及变化量,用Matlab程序计算出反射镜面形精度,结果表明优化后的设计结果满足指标要求。     

适用于微纳卫星的微型电离层光学探测器

文章介绍了质量小、体积小的微型电离层光学探测器技术,给出了探测器的探测原理和设计方案,通过探测原子氧远紫外夜气辉(136.5 nm)辐射强度,反演电离层总电子含量(TEC)。采用轻量化铝反射镜、抗干扰电荷前放设计,实现反射镜、工业级远紫外探测器、电子学的一体化和小型化,研制出适用于微纳卫星的1 kg量级微型空间电离层光学探测器。该型探测器能够利用微纳星群多种轨道搭载,可获得丰富数据的优势,获取全球电离层高时空分辨率总电子含量分布,为未来实现卫星编队探测提供载荷研制基础。     

非均匀气动加热下隔热层结构的优化设计

为获得非均匀气动加热条件下高超声速飞行器不同部位的合适的热防护系统厚度,发展了一种基于网格变形技术（ASD）的隔热层结构优化方法。以高超声速飞行器的复合材料隔热层结构为研究对象,采用有限元法在局部均布热流载荷、三角形均变热流载荷和二次函数热流载荷等作用条件下建立隔热层结构的热固耦合分析模型,提出了基于ASD技术与热固耦合分析相结合的结构轻量化设计方法。结果表明,基于网格变形技术能够快速有效地解决优化过程中的网格自动更新问题,并得到了光滑柔顺的厚度形状曲线,优化后更充分发挥了隔热层结构各层材料的承载能力。     

反射式紫外天基单镜计算成像系统设计

紫外天基成像是目前对太阳观测的主要手段之一.针对紫外天基遥感对成像系统高分辨、轻量化的需求,开展了紫外天基单镜计算成像系统研究,应用"光学镜面设计"与"计算成像"相结合的思路,通过对球面、六次偶次非球面、十次偶次非球面、Q-type面、Zernike多项式面的天基反射镜成像光学系统设计,以及基于傅里叶叠层超分辨的计算成...     

Design problems of large space mirror radiotelescopes

Large space antennas can solve some actual problems of fundamental and applied investigations. Mirror antennas of large diameters (up to tens or hundreds of meters) are designed using an automatically deployed truss frame as a base onto which the radioreflecting surface is pulled (long-wave version) or precisely controllable panels are mounted (shortwave version). The reasons are discussed why antennas of millimeter range can be promptly developed. The factors are considered that influence on the resultant precision of the reflecting surface of the space antenna: technological errors in the process of frame manufacturing; technological errors during manufacturing of the reflecting surface; deformations due to thermal or force effects. To operate in the millimeter wavelength range, it is required to design antennas with automatic control of the reflecting surface. The analysis of the mathematical model of a modular mirror leads to the conclusion about the basic possibility of its adjustment.     

扇形角镜反射特性研究

根据几何学这原理，求证了扇形角镜对三面反射光线逆向反射的条件，计算了不同方向的平行入射光束中，被角镜逆向反射的光束面积，并由数值计算的结果得出了逆反射光束面积达到极值和最大值时的入射光束方向。     

基于Kubernetes的航天地面应用软件架构设计与实现

为了满足航天地面应用软件功能组成日益复杂、资源动态重组、系统可用性要求越来越高等新需求，采用微服务架构思想并结合容器轻量级的特点，设计并实现了一套基于Kubernetes微服务管理的航天地面应用软件架构，详细介绍了微服务划分和部署、服务发现和负载均衡、服务动态更新以及服务高可用等关键功能并进行了关键性能测试。测试结果表明，架构有效提高了复杂化的航天地面应用软件的可用性、可复用性和资源利用率，极大地降低了软件开发和运维成本。     

薄膜二次表面镜热控涂层的辐射物性分析

认识热控涂层的热辐射物性对航天器热控制设计具有重要指导作用。文章根据薄膜二次表面镜涂层的吸收与反射过程分析,建立模型方程,结合已有的太阳吸收比、红外发射率等表观数据,采用非线性参数最小二乘法获得了薄膜材料的吸收系数和反射率等辐射物性,并分析了厚度对热控涂层太阳吸收比和红外发射率的影响。研究结果表明,聚酰亚胺薄膜对太阳光的表面反射率为0.571,吸收系数为19.343 mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.227,吸收系数为39.615mm-1;F46薄膜对太阳光的表面反射率为0.744,吸收系数为0.757mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.111,吸收系数为9.240mm-1。     

嫦娥五号轻量化高精度上升器结构设计

针对嫦娥五号上升器结构面临的轻量化设计要求严苛、有效载荷接口精度要求极高和有效载荷指向变化预示精度要求很高的难题,提出至顶向下的结构轻量化设计方法,使得上升器结构自重降低到整器重量的6.2%(47.758 kg);建立压紧和精度保持功能分离、双坐标系分级实现高精度的结构设计方法,实现相关有效载荷的结构安装接口精度达到400 mm×400 mm区域平面度小于或者等于0.05 mm;探索出综合了有效载荷自身和安装结构耦合效应的有效载荷在轨指向变化预示方法,实现准确、高效、快速地对有效载荷指向变化进行角秒级高精度评估。这些方法支持完成中国月面无人自动采样返回任务,并最终促进中国航天器结构技术的发展。     

大口径SiC反射镜背部筋板布局设计研究

背部筋板布局在大口径反射镜轻量化设计中占有重要地位。在工程上，反射镜构型只能从有限的种类和数量中选取。为了进一步提高优化效率，文章对大口径SiC反射镜背部拓扑构型的分类方法进行了研究，提出了三角形筋板构型分类方法。文章按照分类进行了实例设计和计算，结果说明这种分类对大口径SiC反射镜背部筋板的布局设计有很好的指导作用。