大型航天器结构离线组合加工误差分析及控制

为解决大型航天器结构无法在线组合加工的瓶颈问题,提出了大型航天器结构精测→拆卸零件并加工→复装的离线组合加工方法,分析了离线组合加工过程的误差产生来源,并提出多项误差控制措施。最终,尺寸范围为Φ2600mm×5600mm的某大型舱体结构上200余个舱外支架经过离线组合加工,其线性尺寸公差精度达到±0.1mm,角度尺寸公差达到±3′,满足设计精度要求。     

重固溶再双级时效处理对7175铝合金力学性能和微观组织的影响

采用SEM、TEM、拉伸试验、电导率测试及观察等方法,研究了重固溶再双时效制度对7175铝合金性能的影响。结果表明,在对7175铝合金的重固溶再双时效处理中,第二级时效温度是重要的影响因素。经过480℃×2 h 95℃×8 h 180℃×10 h固溶时效后,得到了较佳的综合性能。同时,当7175铝合金晶内析出相为更多更细小的GP区和小尺寸的η′相,晶界析出相尺寸较大时,材料将对应着良好综合性能。     

美国航天产品焊接技术一瞥

航天飞机的外贮箱,是八十年代世界上大型铝合金低温压力容器焊接技术的先进典型。产品结构尺寸大,焊接工作量也大。箱长46.9m直径8.4m,结构材料主要是2219铝合金。液氧箱由前整流罩、后整流罩,圆柱段,T形法兰框、箱底等     

熔模石膏型材料及其性能的研究

本文根据目前我国石膏生产状况和耐火材料资源,对以β半水石膏为粘结剂,石英粉、铝矾土、滑石粉和石棉粉为主要填料的熔模石膏型混合料配比及其性能进行了研究,并生产出一批高精度的薄壁(0.7mm)铝合金铸件,光洁度可达(?)5～(?)6,尺寸公差可控制在±0.05mm。     

一种S频段双圆极化相控阵子阵天线设计

针对航天多目标测控领域中的相控阵天线,设计了一种工作在S频段、尺寸为116 mm×116 mm×16 mm的双圆极化微带相控阵子阵天线.天线采用探针接触和电磁耦合两种馈电方式实现宽频带,通过90°极化电桥实现左、右旋同时双圆极化,通过合理布设金属化接地孔提高阵元间隔离度.研究结果表明,相控阵子阵天线在工作频带内的回波损...     

微机控温大型铝合金热处理炉的研制

白铝合金板材卷制并焊接而成的大型筒体零件,需要炉膛尺寸为mmφ4000×7500的电炉进行时效、退火处理,以便达到母材和焊缝的机械性能要求。启行设计制造的大型井式电炉,采用了微机、可控硅、热电偶联合测控炉温的先进技术;500kW总功率分为六个区域的合理布局;炉膛内设置屏蔽保护筒和鼓风装置等,从而使炉温均匀性达到±6℃,控温精度达到±2℃,升温这度快,保温性能好,最高温度400℃,能满足零件的热处理要求。此炉为并式地坑炉,结构简单,维修方便,造价低廉,其直径之大,国内少有,各项技术性能指标均达到国内先进水平。     

基于LTCC技术的星载Ku频段接收机下变频通道

利用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,简称LTCC)技术,设计制作了一种可应用于星载Ku频段接收机的下变频通道。该通道将放大器、混频器、滤波器等芯片或器件利用LTCC基板集成技术集成在多层LTCC基板内,实现了接收机的下变频通道中各个模块电路间的紧凑连接与集成。测试结果表明,下变频通道电性能满足指标要求。其尺寸为65mm×43mm×8.5mm,重量仅为76g。     

大型铝合金薄壁框尺寸的稳定

大型铝合金薄壁框在加工或存放过程中的变形问题很突出,其变形的因素包括:装卡方法不当、热应力、残余宏观或微观内应力等,针对LD10CS大型薄壁框,除合理装夹、刀具锋利等措施外又采用了120℃高温与-609C或-196℃低温冷热循环处理工艺,设计三种处理规程,实践证明:Ⅲ方案有较佳的效果,型框刚加工完时平面度为0.15mm;椭圆度为0.16mm,三个月后分别为0.15mm;0.18mm,半年后为0.23mm;0.20mm。而对照件Ⅰ刚加工完时为0.8mm;2.5mm。对照件Ⅱ刚加工完时为0.17mm;0.12mm,两天后达0.30mm;0.15mm,三个月后最大变形达2mm。此外又经实践确认,避免内应力的突变也是避免变形的重要因素。     

多参量在线反馈的大型筒体-端框精确对装方法

针对几何尺寸大、结构刚度小、误差终端累积效应显著等制造特征引起的大型筒体-端框对接装配问题,提出一种基于过程参量在线反馈的精确对装新方法,设计筒体和端框的圆跳动、对装缝隙等多参量同步在线测量方案,研制多传感组合测量装置,并将其集成于对装系统,从而优化对装工艺,提高对装效率和精度稳定性。经检测,采用所提出的方法,大尺寸复合材料筒体与铝合金端框对装缝隙误差可有效控制在0.15mm范围内,满足对装精度要求,验证了所研制的多参量在线测量系统对提高对装精度的有效性。     

精密恒温固态控制器的研制

在分析了航天器热控制需求以及电子控温装置应用现状的基础上,对分布式控温技术进行了初步研究,提出了用于分布式控温的精密恒温固态控制器技术方案.方案设计兼顾了控温精度和设备安装灵活性的需求,采用脉宽调制(PWM)控制作为控制方式,研制的工程样机控温精度优于0.1℃,尺寸为20mm×25mm×30mm.该装置适用于有高精度控温需求,且要求控温装置占用航天器资源较少的主动控温设计.     

新一代运载贮箱搅拌摩擦焊应用研究

在分析搅拌摩擦焊(FSW)原理和工艺特点的基础上,设计了适于厚6 mm 2219铝合金焊接用搅拌头,进行了平板工艺试验,以及焊缝的外观质量、金相组织和力学性能评定。采用线能量因子确定了最佳工艺容限。新一代运载2219铝合金贮箱1∶1验证件的焊接和压力试验证明,FSW的焊接质量、构件整体尺寸精度和生产效率都远高于传统的交流钨极惰性气体保护焊(TIG),完全满足新一代运载贮箱的制造要求。     

脉冲TIG焊参数对铝合金焊缝组织与性能的影响

通过采用脉冲变极性TIG焊接方法对1.5 mm厚的5A06铝合金和L3纯铝以及3 mm厚的5A06铝合金和5A06铝合金试板进行焊接试验,研究了在其它两个条件不变的情况下脉冲频率、基值电流和占空比分别对焊缝组织与力学性能的影响规律。研究结果表明:当脉冲频率为100 Hz,基值电流为峰值电流的10%～33%,占空比为50%～66%时,焊缝具有良好的组织和力学性能。     

天线一体化馈源杯体电弧增材制造探讨

目前论证的天线一体化馈源杯体最大轮廓为0.4 m×3.2 m×4 m,要做到超宽超厚的铝合金结构件需通过专门定制毛坯材料.这种非货架材料制备需改造材料制造设备,导致材料生产周期长、材料成本高,这些制约了航天超大尺寸一体化馈源结构件的制造.为实现超大毛坯的制造目的,文章通过电弧增材制造毛坯的工艺方法,得到了满意的试验结果.研究结果表明,采用连续短直线成形路径,且将起、熄点置于零件外侧的成形方法,可获得成形良好、无肉眼可见缺陷的零件,为超大毛坯制造提供了一种新的思路.     

大口径红外光学系统方案设计

高分辨率空间红外相机的光学系统具有大口径和大相对孔径的特点,针对某高分辨率红外相机的设计需求,根据三级像差理论计算了同轴三反系统初始结构,设计了传统的同轴三反和同轴偏视场三反系统。通过同轴两反主光学系统和离轴三反后光学系统合理的光焦度分配,设计了组合式五反系统共三种光学系统。设计的系统工作波长8~10μm,焦距7 000mm,相对孔径1…2.29,线视场角±0.58°×0.03°。在综合分析成像性能和光学加工、检测及系统装调等技术的基础上选定组合式五反光学系统为最终方案。五反光路结构尺寸为3 500mm×3 050mm×3 050mm,主镜达到3m级别,考虑到单镜整体加工检验难度,采用18块边长750 mm的正六边形子镜进行合成孔径拼接,子孔径拼接后系统全视场内的调制传递函数大于0.4,系统各项性能满足了技术指标。     

2219铝合金激光-TIG复合焊接头特性分析

采用CO_2激光-TIG复合焊接对4mm厚2219铝合金开展焊接工艺研究,分析了不同电流对焊缝组织形貌以及接头性能的影响。分析结果表明,由于焊缝晶粒组织形态和尺寸均发生了变化,焊缝的显微硬度要小于母材和热影响区,在2219复合焊接头中存在明显的接头软化现象。接头的最大抗拉强度为母材的70.84%,断裂发生在试样焊缝边缘位置。     

一种微型槽道热管的性能分析与试验研究

槽道热管是航天器较为常用的一种热控产品,其中截面特征尺寸小于5mm的微型槽道热管主要用于空间光学遥感器CCD器件的散热,在设计、加工等环节均具有较高的技术难度。文章设计了一种5mm×4mm矩形截面、内部槽道为梯形的微型热管,对热管传热性能进行了理论计算和试验验证,最终确定了较为理想的槽道几何参数。研究结果表明：该种微型热管的极限传热能力为4．77W·m,极限负载下的轴向温度均匀性优于±0．5℃。     

振动消除应力技术应用研究

分析并讨论了振动消除应力技术的基本原理,通过振动消除应力与传统的热处理时效工艺的对比工艺试验,验证了振动消除应力在铝合金零件加工中的消除应力控制变形的有效性,对于高强铝合金小型薄壁结构件和大型结构件,效果优于热处理时效消除应力,并给出了振动消除应力技术在航天器大型铸件、精密零部件、大型零部件加工中的应用实例。     

高强度铝合金铸造及热处理工艺

从大型壳体铸件的结构特点出发,分析了ZL114A铝合金铸造特性,研究并确定了ZL114A大型壳段铸件铸造及热处理工艺方案,为大型铸件在航天领域的应用做了探索性的研究。     

用于痕量气体检测的宽调谐外腔量子级联激光器研究

研究基于闪耀光栅的Littrow外腔量子级联激光器,设计一种改进型Littrow外腔腔型,实现了小型化样机研制。测试结果表明,输出激光波长调谐范围1317cm^–1(7.593μm)至983cm^–1(10.173μm),最大平均功率17.7m W,激光线宽小于1cm^–1,功率稳定性优于0.5%(4h),波长稳定性优于0.12cm^–1(5.4h)。样机激光头尺寸76mm×54mm×50mm,部分技术指标优于国外商业产品。     

球形弹丸超高速正撞击Whipple防护结构损伤分析

为了掌握航天器防护结构受空间碎片高速撞击的防护性能及其损伤破坏模式,采用二级轻气炮结合高速X光照相系统,对球形弹丸超高速正撞击5A06铝合金whipple防护结构进行了试验研究.根据试验结果分析了铝合金whipple防护结构的防护屏和舱壁在弹丸撞击速度为2.0-5.2km/s、弹丸直径为4mm和6.35mm及防护屏厚度为0.5film、1.5mm、2mm和3mm区间的损伤模式,总结了防护屏穿孔和舱壁损伤随弹丸撞击速度、弹丸直径以及防护屏厚度变化的规律.根据高速x光照片分析了碎片云速度和形态的变化趋势,进而从碎片云角度对舱壁损伤模式进行了分析.