星载大口径反射器组件双向调节低应力装配胶接技术

大口径高精度反射器天线是夺取制信息权和制天权卫星的核心单机,其性能直接影响到数据反演的精度和准确度.大口径高精度反射器的性能核心指标在于反射面成型精度及反射面型面精度稳定性两方面,目前大口径高精度反射器研制的精度指标仍存在不稳定问题.文章提出了一种型口径大于1.5 m的星载大口径高精度反射器的低应力胶接装配技术.通过设计一种双向自由调节装置,保证反射器本体型面自由支撑状态下,通过调节背部接口,完成组件装配,最大限度降低反射器本体型面受力,降低反射器组件装配过程受力对型面精度的影响,确保反射器成型型面的高精度成型,实现反射器组件的低应力胶接装配.最终产品型面精度相较于本体精度,仅降低了不到0.012 mm r.m.s,相较于传统大口径高精度反射器胶接装配型面精度损失达0.03 mm r.m.s以上,该技术方法对高精度反射器成型具有显著提高.     

激光刻蚀技术及其在航天器天线制造中的应用

以可实现频率复用、高灵敏度和低噪声的航天器先进固面天线反射器(极化和频率敏感反射器等)为例,主要介绍了利用镀膜/激光刻蚀技术进行反射器表面高精度金属薄膜图形制作过程中的关键技术问题和解决措施,同时简要介绍了已尝试过的三维曲面高精度薄膜图形制作技术和激光刻蚀技术的现状和发展方向。     

碳纤维三向织物复合材料研究现状与未来展望

以往的卫星天线,或者是高精度但小口径,或者是大口径但低精度;现在对二者兼有（既要大口径,同时还要高精度）的需求越来越普遍。传统的大口径天线多采用网状可展开形式,这种形式的天线在实现高精度方面往往会遇到一系列的问题,尤其在材料选择、结构设计、热控设计、制造调试时间、费用等方面,需要付出很高代价。利用具有面内各向同性性能的碳纤维三向编织物（Triaxial Woven Fabric TWF）作为增强材料,与合适的基体材料（例如硅橡胶）复合,制成兼具一定柔性和刚性的碳纤维三向编织物复合材料壳膜结构,作为可折叠展开的卫星天线反射器,是一种新型高精度可展开天线的实现方案。文章对TWF的结构特性及其在卫星天线上的应用,以及其力学性能的分析与测试等进行了综述;对三向织物复合材料的力学性能分析和在大型可展开反射器上的应用,做出了未来展望。     

硬X射线调制望远镜卫星望远镜主支撑结构设计与验证

设计了硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星望远镜的主支撑结构,包括高精度上板、高强度支撑筒、可调节的支撑杆、高刚度中板及轻量化下板,可承载高能、中能和低能望远镜,具有质量小、精度高、精度稳定性好、散热好等特点。地面环境模拟试验和在轨验证结果表明:主支撑结构能够保证高能、中能和低能望远镜的指向一致,指向精度满足科学目标要求,从而证明了设计的合理性。     

激光增材制造技术在航天构件整体化轻量化制造中的应用现状与展望

激光增材制造技术具有制造精度高、表面质量好以及能够实现悬空、复杂内腔和型面等复杂构件的整体制造等特点,是满足航天领域中复杂薄壁精密构件高精度、高性能制造的理想制造方法。并且,激光增材制造技术对于结构设计的约束较小,可以实现质量分配更为合理的结构设计。同时,激光增材制造技术可以将多个部件焊接/铆接组成零件进行整体制造,大幅减少零件中部件数量。采用激光增材制造工艺可以有效地实现航天构件的整体化、轻量化制造。本文针对国外激光增材制造技术在航天领域中整体化、轻量化制造的应用现状和技术发展的现状进行了分析与展望。     

高性能TWF复合材料力学性能研究

为满足星载可展开天线反射器实现大口径、高精度、轻质量、大收纳比的目标,利用碳纤维三向编织物(Triaxial Woven Fabric-TWF)作为增强材料,与柔性基体材料硅橡胶复合,制成兼具一定柔性和刚性的复合材料壳膜结构,作为可折叠展开的卫星天线反射器。本文对硅橡胶基TWF 复合材料进行了力学性能的研究。对TWF 选取合适的体积重复单元-单胞,建立其实体有限元模型;进行了两次等效,首先由纤维和基体的材料特性得到等效纤维束的材料特性参数;然后由单胞的均匀化有限元分析,得到等效的整个TWF 复合材料特性参数,其中均匀化分析的重点为施加周期性边界条件。最后,分析了纤维体积含量对材料性能的影响。本文对该材料进行力学性能的研究,为其未来应用于大型可展开高精度天线反射器提供理论依据。     

用碳纤维复合材料制造轻型空间光学镜面

用碳纤维复合材料可以制造轻型空间光学镜面结构 ,如哈勃类空间望远镜的镜面或高带宽广播通信卫星的天线反射器等。文章根据国外几十年成型工艺的经验 ,概要介绍了空间光学镜面的要求 ,阐明了利用碳纤维复合材料通过选材设计、工艺技术控制等来满足这些要求。     

用碳纤维复合材料制造轻型空间光学镜面

用碳纤维复合材料可以制造轻型空间光学镜面结构，如哈勃类空间望远镜的镜面或高带宽广播通信卫星的天线反射器等。文章根据国外几十年成型工艺的经验，概要介绍了空间光学镜面的要求，阐明了利用碳纤维复合材料通过选材设计、工艺技术控制等来满足这些要求。     

高精度多波束反射器温度敏感性分析及热控改进

为了满足高精度多波束反射器较高的热变形要求,需要采取有效热控措施减小反射器温度波动。通过数学分析与有限元仿真,对影响反射器在轨温度场的因素进行分析,包括天线表面太阳光吸收率、半球发射率、太阳屏透过率、卫星平台反照等。并据此对中星十六号卫星多波束反射器在轨温度场进行修正,得到了与在轨遥测温度吻合度较高的温度分析值,验证了分析的准确性。最后提出了4项高精度多波束反射器热控改进措施。     

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。     

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。     

航天器交会对接中测量靶标的两种设计方法

根据旋转、平移和缩放不变性、易于探测与高精度定位等原则设计出了两种用于航天器交会对接视觉测量的编码靶标。一种为圆形编码靶标,使用二进制相对编码的方法对靶标进行编码和解码。另一种为圆环形编码靶标,是一种具有坐标系的绝对编码,通过模版匹配实现解码。在不同条件下进行了实验,两种编码靶标都能被准确地识别。实验结果证明两种靶标具有很好的抗干扰性和稳定性,能够适应交会对接视觉测量的要求。     

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。     

一种兼具卫星舱板功能的相机承力板设计

安装承力板对于保证相机结构稳定性、技术指标以及承受运输到发射阶段的各种力学环境具有重要作用.随着整星轻量化要求的提高,之前常用的单面承载构型已无法满足目前对承力板多功能化的迫切需求.文章针对某型号光学相机任务需要,通过优化整体成型的碳纤维加强框架布局,设计了一种兼具卫星舱板功能的双面承载相机承力板,提高整星的功能密度,...     

空间飞行器抛物面天线在轨热变形分析

准确地预测天线反射器在空间轨道环境下的热变形是高精度空间飞行器抛物面天线设计中的一项关键技术,这是一个牵涉到多个学科分析工作的复杂任务,必须发展可靠、有效的分析技术和工具来解决。本文采用有限元方法对抛物面天线反射器的在轨温度场进行了计算,得出了详细的温度分布。然后用有限元方法计算了由于热载荷引起的反射器表面变形。为了提高分析的效率和计算精度,本文采用统一的模型完成了从外热流计算,角系数计算,热分析到结构分析的多项分析工作。     

高分七号卫星基于尺寸稳定的整星热设计

尺寸热稳定性是高分七号卫星热设计的重要组成部分,是保证卫星在轨期间相机光轴指向稳定的核心要素。为保证高分七号卫星高成像精度,结构件大量采用高强度、低热膨胀系数的氰酸酯基体碳纤维材料。将卫星设备散热与内部热设计进行一体化设计的支架是保证相机、测高仪指向精度的关键部件,通过布置合理热控措施,实现温度水平和稳定性的控制,保证一体化支架的尺寸稳定;大热耗短期工作的数据处理器外挂独立散热板、激光测高仪主体和散热板功率补偿一体化设计,避免了外舱板温度的剧烈波动,有效减小了热变形对一体化支架的影响,从整星层面保证了尺寸稳定性。     

尺寸高稳定性复合材料桁架结构的研制

介绍了某卫星复合材料桁架结构的研制情况,通过材料选择、铺层设计、材料的热膨胀系数测试与分析,制造了高精度的复合材料桁架,并测量了结构的热变形。测量结果表明:采用高模量碳纤维复合材料能够制造出热变形只有微米级的高稳定结构。这是针对超稳卫星平台所需的尺寸高稳定性结构的首次成功探索。文章最后对进一步降低结构热变形、提高尺寸稳定性和测量精度提出了建议。     

东方红三号卫星通信天线分系统

东方红三号卫星通信天线系统是国内波束天线系统。该天线系统能提供与国土形状相匹配的成形波束,从而达到最有效的功率利用;它具有高极化隔离的双极化特性,能实现频率复用,从而使通信容量成倍地增加;它能完成通信信号的接收与发射,以及定点以后遥测信号的发射。 1 天线系统的结构组成和电性能指标。 该天线系统包括4个主要部分:极化敏感反射器、馈源组件、展开机构和支撑结构。极化敏感反射器由两个极化正交的反射器前后组合装配而成。反射器为蜂窝结构,蜂窝芯由NOMEX     

空间高精度太阳跟踪器设计与实现

文章通过对"高分五号"卫星大气环境红外甚高光谱探测仪太阳跟踪器的设计,探讨了航天器高精度高稳定度跟踪指向技术,提出了一种挠性枢轴支撑、音圈电机驱动的高精度跟踪机构设计方法。挠性枢轴传动环节无接触摩擦,能够实现较高精度的轴系支撑;音圈电机具有结构简单、便于控制的优点,适用于短行程快响应的高精度闭环伺服控制系统,同时满足航天产品轻质、可靠的设计要求。跟踪控制采用基于位置反馈的闭环控制实现太阳粗跟踪,结合图像信息反馈的闭环控制实现精跟踪。通过仿真分析和试验测试,验证了机构跟踪精度可达0.065mrad、跟踪稳定度可达14.2μrad。该设计方法可为空间相似载荷的跟踪、扫描系统提供借鉴。     

星载天线反射器形面主动控制研究现状与展望

星载天线是卫星系统的重要载荷,在远距离微波遥感、深空探测、军事侦查以及通信等领域起着决定性作用.随着天线频率和增益需求的不断提高,大口径、高精度成为星载天线主要发展方向.传统被动方法难以保证反射器在轨形面精度,而主动控制技术正成为解决这一问题的重要选择.介绍了天线反射器形面主动控制技术相关研究工作的进展,内容涉及形面主...