复杂航天器结构火工冲击环境预示方法研究

针对复杂航天器结构在宽频、瞬态火工冲击载荷激励下其响应难以预示的问题,以某型复杂卫星结构为研究对象开展了火工冲击环境预示方法研究。首先,推导了基于加速度频响函数(FRF)的虚拟模态综合法(VMSS)的理论公式。对于复杂卫星结构各子系统动力学特性存在较大差异的特点,建立了有限元-统计能量分析（FE-SEA）混合模型,并进行响应计算,获得了加速度频响包络曲线及模态数曲线,为虚拟模态综合法的响应预示提供输入。然后,对复杂卫星结构推进舱底板和侧板的火工冲击响应进行了计算分析。最后,将计算结果与整星火工分离冲击试验结果对比发现两者基本保持一致。研究结果表明,联合FE-SEA混合建模技术和虚拟模态综合法能够对复杂卫星结构火工冲击环境进行较为精确地预示。     

基于局域均值分解的冲击响应谱时域波形合成新方法

冲击响应谱时域波形合成技术是目前实验室环境下模拟实际复杂冲击环境的重要手段。文章在研究局域均值分解(LMD)方法和冲击响应谱时域波形合成原理的基础上,对实测冲击时域波形进行分解得到一组具有不同频率分布的PF信号分量,然后对不同频率分布的PF信号分量进行聚类分析并重新构造得到一组新的PF信号分量,使得PF信号分量的频率-幅值特性与设定的冲击响应谱试验条件一致。将重构后的PF信号分量组合即可得到合成后的冲击时域波形。数值仿真分析结果表明,基于LMD的冲击响应谱时域波形合成新方法生成的冲击时域波形能更好模拟真实冲击环境,冲击响应谱具有较好的控制精度。     

Configuration synthesis of planar folded and common overconstrained spatial rectangular pyramid deployable truss units

Compared with non-overconstrained deployable units, overconstrained deployable units are widely used in space missions for their higher stiffness characteristics. Besides the performance of a three-step topological structural analysis and design of the rectangular pyramid deployable truss unit(PDTU), conducting a structural synthesis of an overconstrained deployable unit requires the determination of the relative position and direction of each kinematic axis. The structural synthesis of an overconstrained deployable unit is investigated based on screw theory and its topological structure. The possible overconstrained cases of the rectangular PDTUs are analyzed, and corresponding screw expressions are obtained. Thus, the rectangular PDTUs, which can be folded into a plane, are synthesized systemically, and a series of overconstrained rectangular PDTUs is obtained. Furthermore, the feasibility of the folded and deployed motions under one degree of freedom for those deployable units is verified in dynamical simulation by using ADAMS 2010.     

一种防热涂层的应用工艺

防热涂层对小型高速战术导弹结构实现先进设计和防热性能十分重要,而应用工艺直接关系到

其防热效能。本文通过对表面处理、底层涂料、填料分散、喷涂干燥等工艺的研究,使防热涂层附着力、防热性

能以及环境适应性均满足使用要求,最终确定了一种可靠的施工工艺方案。

     

星箭分离减冲击环结构优化设计

针对星箭分离过程，建立了减冲击环结构模型，并分析了该结构的减冲原理。利用冲击响应谱的时域合成算法计算获得符合冲击谱规范的时域载荷，并以此作为结构优化设计中动力学模型的输入载荷工况。以减冲击环的连续层数、单层支撑块数、连续层厚度、支撑块层高度以及环的外半径和内半径6个结构参数为设计变量，以减冲效果和结构强度、刚度为约束，以质量最轻为目标，建立减冲击环的结构优化设计模型，这是一包含离散变量和连续变量的混合优化问题。为了在跨平台下求解该混合优化问题，采用代理模型策略和自适应模拟退火算法求解，并在最优点处开展结构性能对设计变量的敏度计算，对计算结果进行了分析评估。本研究对强冲击动力学环境下的航天器结构分析与设计有一定的指导意义。     

拉力试验机同轴度校准技术研究

从同轴度棒材料、试验载荷、校准方法、装配方式、加荷速率、机械偏心距等几个方面，对影响同轴度测量结果的因素进行分析，结果表明：同轴度的三种测量方法中，应变片法优于引伸计法优于几何法；各影响因素按影响程度由大到小依次为：机械偏心距、装配方式、同轴度棒材料、校准方法、加荷速率；同轴度随着机械偏心距的增加逐渐增大，随着试验载荷的增加逐渐减小，随着同轴度棒材料弹性模量的增加逐渐增大，随着加载荷速率的增加逐渐增大；装配方式对同轴度的影响按程度由大到小依次为：螺纹夹具、圆棒夹具、带万向结构的夹具。     

航天运载器结构先进材料及工艺技术应用与发展展望

先进结构是支撑航天运载器研制及航天任务实施的基础,而先进材料与工艺技术则是先进航天运载器结构研制的重要基石。本文在简要论述航天运载器结构特点及我国发展趋势的基础上,综述了我国航天运载器结构金属材料、复合材料和智能材料的应用与发展需求,最后从超大型结构制造、整体高精高性能制造、复合材料结构制造、增材制造和绿色制造五个方面综述了航天结构先进工艺技术的未来发展趋势,并对重点研究方向进行了展望。     

Conceptual design and analysis of legged landers with orientation capability

The lander with orientation capability is of fundamental importance for the “Returning” mission because its body can be the base with a suitable launching angle for the ascender lifting off. This paper proposes the conceptual design and verification of Landers with Orientation Capability (LOCs). Firstly, the topological composition of the lander is analyzed and expressed in the form of Lie group, which provides the fundamental principle for the type synthesis of LOCs. Then, the type synthesis approach for designing LOCs is proposed, which includes designing the Equivalent Parallel Mechanism (EPM) and the auxiliary limbs. Numerous mechanisms of LOCs with two-dimensional rotational motions are obtained based on the type synthesis approach by developing and combining the EPMs and auxiliary limbs. Afterward, kinematics and Jacobian matrix of a typical legged lander are developed, the workspace is analyzed, singularity configurations are analyzed based on the wrench graph method, and finally, the orientation capability is analyzed. The pitch and yaw angle reach 17.5°, considering the permissible range of joints. The proposed types of LOCs offer potential candidate for the “Returning” mission of the exploration mission.     

变刚度复合材料夹芯板设计及模态分析

为提高卫星主承力结构刚度,本文基于定曲率圆弧曲线及平移法对变刚度夹芯板蒙皮进行设计,利用ABAQUS二次开发方法及响应面法对不同起始角/终止角组合的夹芯板进行等效建模、模态分析和模态基频优化。数值计算结果表明,变刚度设计的夹芯板由于曲线铺放提升夹芯板模态基频,蜂窝板的模态基频随起始角先增大后减小,随终止角增大而增大,基频最大提升12.33%,可以减小蜂窝基本承力结构与设备的动态耦合效应。     

基于层次分析法-熵权组合法的航天器材料应用验证综合评价研究

为解决航天领域优选材料的难题，针对航天器用材料服役环境特点及材料自身性质，分别从材料性能、工艺、服役环境和安全四个方面构建了航天器材料应用验证评价的技术指标，通过层次分析法（AHP）和熵权法建立航天器材料应用验证量化评分模型，并以两批次航天器用涂覆材料为例，通过AHP-熵权组合赋权，将主观和客观方法相结合，确定了涂覆材料的综合权重，最后利用模糊综合评价的方法对两批次航天器涂覆材料的性能进行了评分比较，实现了材料综合性能的量化打分。