月面钻取采样回转齿轮副啮合生热试验研究

针对月面钻取采样装置的回转齿轮副啮合热进行理论分析,依据辐射换热定律建立了理论温升模型;模拟实际月面真空、带载工况并开展试验研究。分析了啮合热在月面高真空环境的制约条件下,向机体外传播的方式、传热途径以及散发不畅时的积聚作用对附近运动副工作特性的影响。研究结果表明：回转齿轮副作为钻具驱动单元动力传递的中间环节,在20Nm负载转矩工况下持续运行40分钟,理论预测最大温升28.66℃,与试验测量的最大温升结果28℃相吻合,充分验证了钻进驱动单元热设计的正确性,准确地识别出回转齿轮副啮合热积聚的潜在风险。     

飞行器鼻锥凹腔-发散组合冷却数值模拟

尖锐鼻锥冷却方案是可复用式航天飞行器研究领域一个十分重要的课题。传统发散冷却虽然可以有效降低鼻锥结构温度,但是由于驻点外极高的热流、压力,会出现驻点冷却效果差的问题。迎风凹腔结构是一种针对鼻锥驻点区域的减阻防热方案,尖锐唇口的分流作用可以使附近压力、热流降低。因此,提出一种新型冷却结构——凹腔-发散组合冷却,利用迎风凹腔结构对驻点的强化冷却解决发散冷却中驻点难以冷却的问题。以楔形鼻锥为物理模型,对发散冷却、迎风凹腔结构和凹腔-发散冷却3种冷却结构进行数值模拟,并和无冷却的纯鼻锥结构进行对比。结果表明,与传统发散冷却相比,使用凹腔-发散组合冷却可以使结构温度峰值下降16.8%;与没有冷却的纯鼻锥模型相比,鼻锥头部圆弧段表面平均温度降幅可达64%,证实了这种新型冷却结构的可行性和高效性。     

三维编织复合材料热物理性能的有限元分析

根据三维编织复合材料的细观结构,分别建立了三维四向和五向编织复合材料热物理性能的有限元模型.采用周期性的非绝热温度边界条件和位移边界条件,计算了三维四向和五向编织复合材料的整体等效热传导系数和热膨胀系数,计算结果同已有文献相比与实验值符合得更好.在此基础上,迸一步研究了编织角、纤维体积分数、编织结构等参数对材料热物理性...     

基于光纤陀螺的保偏光纤热致双折射

针对光纤陀螺在温度变化条件下的性能恶化问题,理论上分析了保偏光纤的热致双折射引起的偏振耦合是局限光纤陀螺精度的主要因素.采用有限元法计算光纤线圈在不同温度下的应力分布,并根据高低温不同的应力状态分别推导了双折射的变化情况.在光纤陀螺工作温度范围内,选取6个典型温度点计算光纤环上热应力和消光比的变化,结果显示,干扰双折射随温度变化的减小而减小,并将理论计算结果用测试消光比的试验验证.研究表明,双涂敷层光纤、胶粘剂、陀螺金属骨架材料的热力学性能的差异,导致光纤线圈在不同温度下折射率改变.在60℃时,光纤折射率差约为1×10^-4,与光纤本征折射率差5.5×10^-4达到同一个量级,这将严重影响光纤保偏性能及陀螺精度.     

Investigation on Thermal and Dimensional Stability of Epoxy Resin In-Situ Modified by Cyanate Ester Resin and Polydimethylsiloxane

The thermal and dimensional stability of epoxy resin (EP) in-situ modified by cyanate ester (CE) and polydimethylsiloxane (PDMS) are investigated by means of experiments and numerical simulation. Thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimeter (DSC) are used to analyze the heat resistance of the modified EP. The dimensional stability is characterized by the volume shrinkage of the series PDMS/CE/EP obtained by the density method. The chemical structure of the PDMS/CE/EP is analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results of TGA and DSC indicate that the thermal stability of PDMS/CE/EP decreases firstly and then increases with the increase in the amount of CE. The addition of PDMS shows a slight effect on the thermal stability. The 40% CE makes the blending system exhibit the lowest initial decomposition temperature, which reduces by 15.5% and 40.8% compared with pure EP and CE, respectively. The FTIR results suggested that the influence of CE on the thermal stability of the modified EP is mainly ascribed to the generation of oxazolidinone ring with low thermal stability and the increase in the triazine ring with high thermal stability. The volume shrinkage measurement results show that the introduction of CE and PDMS are both beneficial to the improvement of the dimensional stability of the blending systems. The in-situ addition of 80% CE shows the lowest volume shrinkage of 6.11%. The thermal stress distribution of PDMS/CE/EP generated during the solidification process is simulated by the finite element analysis. The results suggested that the introduction of 80% CE into EP results in the lowest thermal stress in the blending system, which indicates that the system has the lowest volume shrinkage, which agrees well with the experimental results.     

Fe和Nb对TiNi形状记忆合金环双程记忆效应的影响

研究了预变形和热循环对Ti50.8Ni49.2及加入Fe和Nb后合金环的双程记忆应变影响。结果表明:在马氏体状态进行10.4%~13.8%的预变形,TiNi合金环随循环次数增加,双程记忆应变增大,在13.8%预变形和4次循环得到4.15%最大值;加入Fe和Nb后,在10.71%~15.18%的变形范围,合金环的双程记忆应变先增后降,其最大值分别为3.14%和2.56%。在变形量和循环次数相同时,TiNi合金环的记忆应变最高,当变形量和循环次数超过12.50%和2以后,TiNiFe合金环的双程记忆应变快速上升,其双程记忆应变超过TiNiNb合金环的。     

热障涂层红外热无损检测的建模和有限元分析

在柱坐标系下以轴对称模型描述热障涂层结构TNDT(Thermal Non-Destructive Testing)的瞬态热传导,建立相应的物理模型.用有限元分析软件ANSYS计算热障涂层结构受热脉冲激励后的温度场,研究TNDT可检信息参数(如最大温差和最大对比度)与脱粘缺陷半径、深度、涂层厚度的关系.结果表明,在涂层厚度一定时,最大温差和最大对比度与脱粘缺陷半径成非线性关系,它们随着缺陷半径的增大而增加,且存在上限饱和值;在缺陷半径一定时,最大温差和最大对比度与涂层厚度成非线性关系,且随着涂层厚度的增加而减小.这些研究结果为热障涂层内部脱粘的红外热无损检测及表征提供了基本理论依据.     

空间环境模拟器热沉热辐射当量吸收特性研究

文章采用蒙特卡罗法模拟射线的传输过程,分别对两种热沉形式的热辐射当量吸收系数进行了数值计算,研究了表面形式、几何高度及入射光线方向等参数对表面热辐射当量吸收系数的影响。计算表明,正六边形凹腔形式的吸收效果远好于正四棱锥形式,但这种结构形式的吸收有明显的方向性,正四棱锥形式对光线的吸收呈现各向同性。     

舱外航天服热试验外热流模拟方法研究

出舱行走所必需的舱外航天服具有复杂外表面形状,其空间外热流极其复杂。文章对舱外航天服在热试验中所采用的外热流模拟方法进行了对比分析研究,结合航天服的特点对热试验中外热流模拟的方式进行了探讨, 论证了用接触式电加热片及红外加热笼两种外热流施加方式的可行性,并通过分析的手段对不同热试验方法中施加的热流和太空中的热流大小及分布进行了对比。     

真空热试验的温度测量系统

文章介绍了航天器真空热试验的温度测量系统,包括热电偶测量系统、无线测量系统和红外摄像测量系统,涉及接触测量和非接触测量、有线传输和无线传输。目前热电偶温度测量系统在国内外真空热试验中居主导地位,应用十分普遍。但国外近几年无线测量系统已得到研制,红外摄像测量系统已得到应用,有的空间机构已计划将新型测量系统列入空间环境模拟器的标准配套设备。航天器温度测量系统的这些发展变化值得业内人士关注,进行必要的技术和设备研发工作,更好地适应未来航天器真空热试验的需要。