小卫星结构的发展与展望

从结构构型、结构材料、结构连接方式和结构评价指标四个方面论述了小卫星结构的发展现状,分析了小卫星球形或准球形壳体结构、箱板式卫星平台结构、框架式立方星结构、基于特殊需求的专用化结构及多功能一体化结构的特点及其适用范围,指出了未来小卫星结构通用化、小型化、专用化、多功能一体化的多元发展趋势,提出了小卫星结构材料、连接方式和评价指标方面的发展建议,旨在为小卫星结构的创新发展提供参考。     

复合材料臂杆刚度性能研究

为获得大型复合材料臂杆刚度特性用于结构动力学仿真,采用有限元建模和试验测试两种方法,分别得到试验件一阶模态频率与弯曲及扭转刚度。分析结果与试验结果并不吻合,对产品刚度降低原因进行了分析,不良成型工艺和纤维打断对复合材料产品的刚度特性有着较大的影响。     

降低热变形的卫星有效载荷安装结构优化设计

在整星有限元热变形分析基础上,以有效载荷安装结构热变形最小为目标,对安装结构依次进行拓扑优化及设计敏度分析和尺寸优化。结果表明：通过优化设计,在显著降低该结构热变形的同时大幅减小其质量;拓扑优化给出结构基本构型,尺寸优化进一步细化结构设计方案,二者结合能有效改进结构设计。     

壁挂式主频可调变截面小卫星结构设计与验证

针对多星并联布局“一箭多星”发射小卫星的模式,为降低星箭连接界面结构受力、提高卫星结构对不同运载火箭的主频适应性、提高星内设备安装空间利用率,本文设计了一种壁挂式主频可调变截面小卫星结构。对该卫星结构,开展了基于有限元方法的模态和静力分析验证,还开展了地面鉴定级振动试验验证和在轨飞行试验验证。分析和试验结果表明,壁挂式卫星结构相比底部连接式卫星结构,星箭连接界面受力可降低67.7%;在不增加卫星结构质量的前提下,仅通过安装或拆卸主传力路径上的部分连接螺钉,就能实现卫星3个方向一阶频率10 Hz左右的可调范围;采用沿运载火箭轴线方向横截面大小可变的变截面结构设计,可将星内设备安装空间的利用率由等截面卫星结构的49.1%提高到74.2%。     

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。     

航天器可展SAR天线结构综述

论述了航天器径向肋式、缠绕肋式、构架式和环形桁架式四种抛物面可展SAR天线结构的研究现状,分析了四种抛物面可展SAR天线结构的特点,分别对航天器翼式、桁架式和薄膜式三种平面可展SAR天线结构进行了综述,指出了航天器可展SAR天线结构轻质、大收纳比和高精度的发展趋势,提出了航天器可展SAR天线实现展开高精度需攻克的关键技术,旨在为航天器可展SAR天线结构的创新发展提供参考。