一种无摩擦簧片式电磁阀的研制

随着航天器使用寿命的提高,传统滑动式电磁阀设计已不能满足未来发动机控制阀的使用要求。本文介绍一种用于航天器推进系统的长寿命、高可靠、无摩擦簧片式电磁阀的设计和研发。该电磁阀采用簧片式衔铁组件,避免了阀门自身摩擦产生多余物。目前,该设计方案已通过力学环境和热环境试验,完成了一百多万次的工作寿命试验。方案设计通过了试验考核,进入工程实际应用阶段。     

法兰端口电接触高弹性簧片成形的标准化工作

通过对高弹性簧片的结构特性及独特成形方法的分析,介绍了高弹性簧片的结构设计、压制成形模具及簧片的工艺成形过程中所做的标准化工作。     

一种新型Bang-Bang电磁阀的研制

针对系统提出的轻质长寿命、氙气工作介质的要求,特别设计了一种新型Bang-Bang电磁阀。该电磁阀采用"弹簧+单簧片"的设计方案,通过对5. 70～6. 72 MPa密封比压、0. 12～0. 14 mm配合间隙、0. 20 mm行程等参数的合理选取,阀门顺利地通过了振动试验、最大量级1 600 g的冲击试验、20 g加速度试验、(10～75)℃热真空试验和(-10～+75)℃热循环等环境试验的考核以及100万次的寿命试验验证,试验前后阀门漏率及响应时间等参数稳定,满足了系统要求。     

异形接点簧片模具设计与制造

异形接点簧片设计时采用复合模结构，制造及使用中存在很多问题，后改为级进模结构，采用浮动模柄导向机构，凹模孔内加弹顶装置，凹模采用镶嵌式。设计制造时选Cr12MoV作凹、凸模材料，45钢作卸料板材料，小凸模设计成阶梯式，与卸料板配合采用H7／h6。实践证明这种结构工艺性好，工作稳定，安全可靠。     

激光脉冲圈焊工艺研究与应用

基于有限元软件MSC.MARC软件平台Hypermesh软件模块仿真模拟了激光连续圈焊和激光脉冲圈焊的温度场分布,模拟结果表明:激光脉冲圈焊可有效控制被焊工件温度场分布,焊接热影响区小,为此采用激光脉冲圈焊工艺焊接簧片式电磁阀簧片组件.研究了激光焊接频率与焊点重叠率以及激光焊接速度与焊缝强度和焊点重叠率之间的关系,从而得出了激光脉冲圈焊焊接工艺规范,即激光峰值功率Pf--300 W,激光基值功率Pj=200 W,激光焊接速度v=3.33 mm/s,激光频率f=20 Hz等,采用该焊接规范焊接完成的簧片式电磁阀已经应用于嫦娥五号探测器推进分系统、轨道器子系统以及上升器推进子系统的液体动力装置之中,并已经完成了飞行和月球探测任务.     

基于虚拟仪器和PXI总线的电磁阀控制系统研制

为满足姿轨控火箭发动机快响应电磁阀的高精度脉冲控制需求,研制了一套基于虚拟仪器和PXI总线的脉冲控制系统。该系统选用成熟PXI总线硬件平台,设计可靠的电磁阀驱动电路,在LabVIEW图形化编程环境中完成控制软件的设计开发。经过全面的系统测试和验证后,控制系统多次应用于发动机地面试验中,表现出性能优良、可靠性高的特点,实现了快响应电磁阀的高精度脉冲控制。     

高压气动电磁阀可靠性改进设计

高压气动电磁阀是地面供气系统使用的关键元件,其可靠性直接关系到运载火箭能否正常完成发射流程。本文对高压气动电磁阀的故障模式进行分析,并对其可靠性改进设计、可靠性试验以及可靠性评估等技术进行了介绍,通过一系列可靠性改进设计及验证试验工作,使高压气动电磁阀可靠性有所增长,并在大型飞行试验中得到验证。     

基于阻容元件的电磁阀快响应技术

为了寻求一种简单、便捷的驱动控制电路,以实现电磁阀高电压开启、低电压维持的快响应工作模式,充分利用电气元件电容的充放电功能和电阻的分压功能,设计了"电磁阀线圈串接电阻和电容并联组"驱动电路。通过AMESim仿真软件建立电磁阀和驱动电路的仿真模型,对比分析了电容和电阻参数对线圈电流和响应的影响规律,并通过试验验证了该技术途径可以达到高电压开启、低电压维持的效果,实现了电磁阀的快响应目标。根据参数对比试验数据,启动电流峰值和上升率应通过选择电容参数来控制,维持电流应通过选择分压电阻参数来调整。该驱动电路技术可以推广应用于快响应电磁阀设计中,结构简易、操作简便。     

一种电磁阀智能测试系统

分析了电磁阀特性测试现状和不足,提出了电磁阀特性智能测试的技术方案、测试原理、关键技术及解决方案。利用所研制的电磁阀智能测试系统对某典型电磁阀特性进行了测试验证,表明该系统具有自动控制、智能判读和测试精度高等特点,并满足技术指标要求。     

双工位自锁电磁铁的设计与仿真

根据某型发动机系统要求,亟需研制一种具有双工位自锁功能的电磁阀以确保发动机断电时仍能正常工作。核心组件电磁铁作为自锁电磁阀最重要的部件,直接影响整个阀门的可靠性。以往型号发动机中双工位自锁电磁铁应用较少,在设计计算与仿真研究方面稍显不足,工程指导性有待加强。阐述了一种双工位自锁电磁铁工作原理,介绍了磁路设计与计算方法,使用有限元软件对电磁铁进行仿真计算,相关测试验证了设计的准确性。通过对电磁铁性能特性进行仿真研究,得到了外部参数对其影响规律。即衔铁工作气隙增大将导致吸力减小,驱动电压增大可使电磁铁动作响应时间减少、触发电流和电流储备系数增加,作动裕度有所提高。由此得到了一种具有工程指导意义的双工位自锁电磁铁设计方法。当前该方案电磁铁已用于某型液体火箭发动机中,并通过多次地面热试车考核。     

单片闭式波形弹簧加工工艺研究

基于有限元ABAQUS软件平台对单片闭式波形弹簧进行了弯曲回弹数值仿真模拟与分析,研究了单片闭式波形弹簧母材厚度与冲压力和圆角处的回弹量与摩擦系数之间的关系,得出了冲压模具设计规范和波形弹簧加工工艺规范,采用该工艺规范制造的单片闭式波形弹簧已经用于无人机发动机之中,该发动机已通过地面试车考核,由此表明:单片闭式波形弹簧加工工艺是合理、正确和有效的。     

一种冷热交变环境下太阳帆应力保持方法

针对冷热交变环境导致太阳帆内部应力剧烈变化的问题,基于形状记忆合金(SMA)弹簧提出了太阳帆的张拉方案和薄膜应力保持恒定的方法,该方法利用形状记忆合金在高低温下的刚度非线性特性,有效补偿薄膜和支撑杆之间的间隙变化,以使薄膜内部应力基本保持恒定。针对六边形构型太阳帆开展了数值仿真,首先建立了太阳帆的热分析模型和力学分析模型,获取了高低温工况下的温度场。然后通过热致变形分析得到薄膜与支撑杆在高低温工况下的间隙变化,据此确定形状记忆合金弹簧的参数。最后对太阳帆在高低温工况下的薄膜内部应力进行了验证。     

延伸喷管弹簧锁片结构分析

用有限元法对弹簧锁片进行结构分析，根据弹簧锁片在不同载荷与工况下的变形，应力分布，可以了解其强度与刚度，并很好地解释了冷试时弹簧锁片新断的现象。本文的分析对延伸喷管锁紧机构的设计具有应用价值。     

复合式空气弹簧的开发设计

针对国内汽车空气弹簧市场需求，开发出由胶囊和减振器装配成一体的复合式空气弹簧，该结构产品取代传统的螺旋弹簧减振器，即解决了空气悬挂空间狭小的问题，又实现了空气弹簧的变刚度调节，大大降低悬挂系统的固有频率，提高了乘车的舒适性和稳定性。借助有限元分析软件进行汽车空气弹簧的性能参数计算，确定了半成品的裁断角度等技术参数，通过产品试验，验证了有限元计算及工艺参数选取的正确性。     

一种涡卷弹簧分离螺母装置设计及仿真分析

航天器的连接与分离技术是航天运输系统中的关键技术,连接分离装置作为该技术领域的关键装置,一直是航天领域的重要研究内容。针对航天器连接与分离的要求,提出一种涡卷弹簧非火工分离螺母装置,并对装置进行结构设计。涡卷弹簧是装置的关键部分,直接影响涡卷弹簧分离螺母装置的承载和工作特性。对涡卷弹簧的张力和扭矩特性进行分析,并通过仿真分析研究涡卷弹簧分离螺母装置的工作特性。     

非线性弹簧形态优化及可调节恒力装置设计

基于组合结构研究一种可调节恒力装置的设计方法,恒力装置由负刚度非线性弹簧和正刚度线性弹簧组合而成。采用B样条曲线描述非线性弹簧的形态,基于GA算法和非线性有限元法实现非线性弹簧的形态优化设计。根据恒力装置的工作原理,设计线性螺旋弹簧,并分析刚度/强度特性。组合结构的力学性能分析表明恒力装置可以实现输出恒力。为了实现自我保护、输出的恒力大小/方向可调,进行了恒力装置的部组件设计。本文的恒力装置设计方法为平面薄膜天线和太阳电池阵的工程研制提供了技术支撑。     

嫦娥一号卫星定向天线动力学仿真分析

采用大型有限元软件MSC.NASTRAN,对嫦娥一号卫星定向天线压紧与展开两种工作状态下的模态与压紧状态下的加速度动力学响应,进行数值计算分析.针对双轴定向天线结构特点,结合双轴电机试验参数,引入扭簧单元对双轴电机结构进行模拟,并将天线压紧状态下的固有频率和关键点的加速度响应计算结果与试验结果进行了对比分析,两者具有较...     

试验样机可靠性的一种评定方法

评述来自国外的一种试验样机可靠性的评定方法。该方法针对可靠性指标很高的一次性使用产品，根据地面预先试验结果，以可靠性增长观点对试验样机的可靠性进行评定。为解决这类产品的试验样机可靠性评定困难提供了一种现实的方法，颇有新意，但也有值得注意的问题。     

Sandwich module prototype progress for space solar power

Space solar power (SSP) has been broadly defined as the collection of solar energy in space and its wireless transmission for use on earth. This approach potentially gives the benefit of provision of baseload power while avoiding the losses due to the day/night cycle and tropospheric effects that are associated with terrestrial solar power. Proponents have contended that the implementation of such systems could offer energy security, environmental, and technological advantages to those who would undertake their development. Among recent implementations commonly proposed for SSP, the modular symmetrical concentrator (MSC) and other modular concepts have received considerable attention. Each employs an array of modules for performing conversion of concentrated sunlight into microwaves or laser beams for transmission to earth. While prototypes of such modules have been designed and developed previously by several groups, none have been subjected to the challenging conditions inherent to the space environment and the possible solar concentration levels in which an array of modules might be required to operate. The research described herein details our team's efforts in the development of photovoltaic arrays, power electronics, microwave conversion electronics, and antennas for microwave-based “sandwich” module prototypes. The implementation status and testing results of the prototypes are reviewed.     

COLUMBUS Orbital Facility and Automated Transfer Vehicle: a challenge for agency & industry

Long term continuous operation of the COLUMBUS Orbital Facility (COF) flight- and ground segment requires continuous mission control and operations support capability to ensure proper operation and configuration of the COF systems in support of ongoing science and technology payloads. The ISS logistics scenario will be supported by the Automated Transfer Vehicle (ATV). These operational needs require the built-up of a new ground infrastructure in Europe and USA, enabling an efficient operations for preparation, planning and mission execution. The challenge for the European space community consists in the development and operation of a user friendly operational environment but keeping costs within budgetary constraints. Results of detailed definition studies performed by both agency and industry for the ground infrastructure indicate solutions to those technical and programmatic requirements by using of existing centers and facilities, re-use of C/D phase products (Hardware, Software) and COTS equipment to avoid costly new developments, using engineering expertise of the industrial personnel from flight element phase C/D. The concept for operations execution defines the task sharing between Operations Control Facilities (OCF), Operations Support Facilities and User Operations Sites. Operations support consists of on-line engineering support, off-line engineering support, payload integration, logistics support and crew training support performed by industry. DASA RI has made internal investments in organizational concepts for mission operations as well as in mission technologies and tools based on the standard COLUMBUS Ground Software (CGS) toolset and on knowledge based systems to enable an efficient industrial operations support. These tools are available as prototypes being evaluated in a simulated operational environment.