基于微型铣床的非硅材料中间尺度微细切削加工技术研究

在综合考虑各项因素的基础上,研制了一台能够满足三维形貌加工要求的微型铣床,并进行了平面、微槽、微型齿轮、半凹球以及四面体微透镜阵列等各种典型微小特征的铣削工艺试验,体现了该铣床的加工精度和加工能力,证实了微型铣床加工技术的可行性。     

高速面铣刀CAM系统开发

针对高速铣刀数控加工程序编制过程繁琐、工作量大、难于掌握等现状,开发了UG平台下的高速面铣刀CAM模块。采用优化的加工工艺方案,通过UG/open API的UF程序在后台调用UGCAM的操作命令。初步实现刀具、加工方式及加工参数选择的自动化。     

气动计算软件集成系统后处理接口开发

研究了CGNS数据标准及其数据结构,采用Tecplot的可视化功能及其宏命令作为开发工具进行后处理接口的开发.接口实现了读入CGNS文件后区分物面、对称面,多窗口显示,绘制云图或等值线,计算给定参考值下的压力系数并将计算结果插入Tecplot数据中等功能.结果表明,后处理接口统一了数据的输出格式,实现了自动绘制,方便了计算结果的后处理和分析.     

高温环境下大尺度薄壁结构的电性能优化设计

考虑温度引起的热变形和材料电磁参数变化对天线罩电性能的影响,基于口径积分-表面积分法(AI-SI)和有限元法(FEM),提出了高温环境下天线罩电性能分析方法;进而基于粒子群算法(PSO),建立了计及热效应的天线罩结构电性能优化流程。分别选取常温环境、均匀高温环境和非均匀高温环境三种典型工况,对比研究了温度对天线罩电性能的影响规律,并对天线罩电性能进行了优化,研究结果表明:高温会引起天线罩透波系数的下降和瞄准误差的上升,在天线罩优化设计中应重视温度对电性能的影响;计及热效应的天线罩结构电性能优化方法能显著提升天线罩的透波系数、降低瞄准误差,具有良好的优化效果。     

包装箱正压环境下航天器总漏率检测技术

在总装测试中,多采用氦质谱非真空累积检漏技术在常压环境下对航天器的密封性能进行检测。检漏过程中由于自然环境大气压的变化,作为收集氦气的检漏容器——包装箱箱体可能需要承载负压,因此设计包装箱时须增强包装箱结构,会导致箱体自重过大。文章对正压环境下氦质谱非真空累积检漏技术进行研究,对该方法的可行性、测量精度和误差进行理论分析和试验验证,意在证明正压法检漏的可行性,进而优化航天器包装箱结构。结果表明：该方法适用于航天器总漏率检测,能避免泄漏检测过程中航天器包装箱因承载负压而发生损坏,可为航天器包装箱的减重设计提供参考。     

载人航天器对接通道保压检漏方法

载人航天器对接后形成的对接通道是影响组合体密封性的关键环节,为保证航天员的安全,开舱门前需进行对接通道漏率检测。文章通过分析载人航天器对接通道特点,提出基于温度修正的保压检漏方法,并确定了在轨保压压力和检漏时间。文章还设计了地面模拟试验予以验证,结果表明该方法合理可行且精度较高。该保压检漏方法已在“天舟一号”飞行任务中成功应用,可以为后续空间站任务舱体检漏提供重要技术支撑。     

在轨气动全柔性触手用材料的成型工艺研究

根据空间在轨抓捕服务的需求,针对PDMS和E30两种硅橡胶材料开展全柔性触手的材料制备和结构成型工艺研究,分析不同工艺参数对材料硬度及力学性能的影响。结果表明,随着固化温度的升高和固化时间的延长,两种材料的杨氏模量均逐步提高;随着固化剂占比的提高,杨氏模量呈先上升后下降的趋势。在此基础上,分别采用半固化和全固化工艺制备E30/PDMS/E30三明治结构的复合材料,结果表明半固化工艺所得样品具有明显的界面过渡层和较高的拉伸强度,其断裂伸长率达460%,性能优势突出。采用分析所得最佳工艺制备的气动柔性触手样品具有较好的运动特性——当气压为58 500 Pa时,触手的平均卷曲角速度为0.4 rad/s,最大达0.8 rad/s。本工艺研究结果为实现轨道目标物体的捕获提供了新的材料制备方法和思路。     

载人飞船返回舱着陆待援段换热性能研究

在对载人飞船着陆待援段返回舱换热过程中各传热途径的量级范围及影响因素进行计算分析和对比的基础上,简化返回舱传热模型,提出返回舱综合换热系数的概念;并通过载人飞船返回舱换热试验对理论分析进行了验证,获取了返回舱综合换热系数的工程数据,所获数据可用于实现长时间地面待援期间返回舱内热环境的快速预示。     

推进剂贮箱金属焊接件疲劳裂纹对应力强度因子影响的数值分析

卫星推进剂贮箱的焊接质量直接影响卫星的寿命和可靠性。文章通过仿真分析研究焊接残余应力对贮箱上已存在裂纹的影响。首先针对球壳模型和平板模型分别计算焊接残余应力,然后在应力强度值最大的危险区域引入裂纹,对不同角度和尺寸系数的裂纹对应力强度因子影响的数值和变化趋势进行分析。研究表明：起主要作用的是应力强度因子KI;KII受角度影响相对较大;KI和KII的最小值都在裂纹中心处;KIII基本随归一化裂纹前沿数值增加而增加。     

基于超声导波的返回舱热防护结构烧蚀层厚度监测方法

为实时监测航天器返回舱烧蚀层厚度,文章基于超声导波在双层板结构中的传播特性研究发现导波波速与烧蚀层厚度相关,故提出依据导波波速变化对结构烧蚀层厚度损失进行表征的方法,以及根据导波频散曲线和厚度敏感曲线选择适当的监测模态和频率的方法,可以实现烧蚀层厚度的高效率、高精度实时在线监测。有限元仿真和实验结果均验证了该烧蚀层厚度监测方法的有效性。