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空间碎片研究 2021年第3期21卷 20-28页

作者：恽卫东房光强傅宇蕾戴华杰郑琦王治易施飞舟上海宇航系统工程研究所上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

本文概述了空间碎片的严峻形势以及未来小卫星星座快速发展对空间碎片的影响,薄膜帆式离轨技术因其成本低、技术成熟度高、对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性等优点,成为最易于推广应用于空间碎片减缓的技术之一;梳理了国内外在... 详细信息

本文概述了空间碎片的严峻形势以及未来小卫星星座快速发展对空间碎片的影响,薄膜帆式离轨技术因其成本低、技术成熟度高、对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性等优点,成为最易于推广应用于空间碎片减缓的技术之一;梳理了国内外在薄膜帆式离轨技术方面的最新研究进展,对薄膜帆技术最新飞行试验进行了介绍;并提出了薄膜帆式空间碎片离轨主要关键技术,包括离轨效能建模与仿真、碰撞风险分析与防护设计、薄膜帆折叠展开技术和帆面长寿命设计技术等,阐述了关键技术攻关途径和后续发展方向;最后对"金牛座"离轨帆的研制和飞行试验情况进行了介绍,比较了"金牛座"卫星理论与实际离轨曲线,得出按约50%平均阻力面积可预测姿态无控飞行器在薄膜帆作用下的离轨效果,介绍了"金牛座"离轨帆技术的后续发展。

关键词：空间碎片薄膜帆离轨

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柔性特征的太阳电池翼在轨载荷分析

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宇航学报 2019年第2期40卷 139-147页

作者：张华刘汉武胡震宇张武上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

建立太阳电池翼地面模态试验修正后的较为精确的动力学模型,以此作为太阳电池翼的柔性特征提出基于混合坐标法的太阳电池翼在轨载荷分析方法,计算了航天器在轨机动、舱段分离、交会对接等典型工况下太阳电池翼的载荷变化情况,分析了不... 详细信息

建立太阳电池翼地面模态试验修正后的较为精确的动力学模型,以此作为太阳电池翼的柔性特征提出基于混合坐标法的太阳电池翼在轨载荷分析方法,计算了航天器在轨机动、舱段分离、交会对接等典型工况下太阳电池翼的载荷变化情况,分析了不同工况下载荷与太阳电池翼动力学性能的相互关系,提出太阳电池翼为应对不同飞行工况应处于何种转角状态的结构设计建议。最后依据最大载荷工况开展了相关试验验证,试验结果表明本文的研究方法有效合理,可推广应用于其它型号太阳电池翼的在轨载荷设计。

关键词：柔性特征太阳电池翼在轨载荷分离对接

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空间桁架的人-机协作装配规划与试验验证

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集成技术 2022年第4期11卷 56-69页

作者：陈萌杨美丽张崇峰赵常捷朱欣悦上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天技术研究院上海201109 上海交通大学上海200240 华中科技大学武汉430074

该文以空间直立桁架结构的人-机协作装配流程为研究对象,提出一种适用于径向快装桁架模块单元的创新构型,建立了基于状态矩阵和邻接矩阵的桁架结构装配序列、装配模式和装配过程的数学模型。该文还对空间环境下桁架装配的人-机能力约束... 详细信息

该文以空间直立桁架结构的人-机协作装配流程为研究对象,提出一种适用于径向快装桁架模块单元的创新构型,建立了基于状态矩阵和邻接矩阵的桁架结构装配序列、装配模式和装配过程的数学模型。该文还对空间环境下桁架装配的人-机能力约束进行分析,提出基于动素分析的装配任务层级化分解方法,利用比较分配原则制定了适用编程的人-机协作装配任务流程和分配方案。基于所提出方案,通过开展人穿戴模拟宇航服与机械臂协作装配5 m长直立桁架结构的地面演示试验,验证了该方案的合理性和组装流程的可行性,为空间大型设施在轨构建提供了技术原理支撑。

关键词：桁架结构人-机协作装配状态矩阵规划验证

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索网结构非线性有限元分析中初始张力状态的快速构造方法

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上海航天（中英文） 2021年第5期38卷 89-97页

作者：王威吴松郭其威唐国安复旦大学航空航天系上海200433 上海空间飞行器机构重点实验室上海201108 上海宇航系统工程研究所上海201108

预应力索网结构是以柔性拉索为主要承重构件或辅助承重构件的一种结构体系,用于可展开天线等空间结构。为在有限元数值分析时准确、高效地施加张拉预应力,综合考虑索网的几何非线性、刚度矩阵奇异性、索网与支撑结构存在耦合变形等问题... 详细信息

预应力索网结构是以柔性拉索为主要承重构件或辅助承重构件的一种结构体系,用于可展开天线等空间结构。为在有限元数值分析时准确、高效地施加张拉预应力,综合考虑索网的几何非线性、刚度矩阵奇异性、索网与支撑结构存在耦合变形等问题,利用索网式可展开天线的特性,在非线性有限元计算时忽略初位移刚度矩阵,将问题线性化,并详细介绍了以降温法模拟预应力时降温值的计算过程。此方法无需迭代,且得到的降温值在用于索网非线性计算时具有足够的精度;此方法能充分利用通用有限元计算程序,可进一步开展模态和响应等力学计算,便于在工程中实际应用。

关键词：预应力索网可展开天线几何非线性降温法数值仿真

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球轴承多体弹性流体动力润滑研究

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摩擦学学报 2019年第3期39卷 287-294页

作者：刘宇马志飞孟凡明重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109

为准确分析球轴承的润滑性能,对其多个滚动体与外圈间的弹性流体动力润滑(EHL)特性进行了研究.以深沟球轴承为例,建立了球轴承多个滚动体同时(多体)润滑的EHL模型,基于快速傅里叶变换(FFT)技术和低松弛迭代法对该模型进行求解,研究了多... 详细信息

为准确分析球轴承的润滑性能,对其多个滚动体与外圈间的弹性流体动力润滑(EHL)特性进行了研究.以深沟球轴承为例,建立了球轴承多个滚动体同时(多体)润滑的EHL模型,基于快速傅里叶变换(FFT)技术和低松弛迭代法对该模型进行求解,研究了多体润滑下中心滚动体的EHL性能,并和仅中心滚动体(单体)与外圈润滑的EHL特性进行了对比.数值结果表明:与单体润滑相比,多体润滑下中心滚动体的油膜压力减小,二次压力峰向入口区移动.相对单体润滑的中心膜厚,多体润滑下中心滚动体的中心膜厚会增加;中心滚动体的径向位移由10μm增大到30μm时,多体润滑下中心滚动体的承载力相对其单体润滑承载力的下降百分比由5.99%变化到9.70%.

关键词：多体润滑球轴承承载力中心膜厚 FFT

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离轨薄膜帆帆面材料原子氧侵蚀的数值模拟研究

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航天标准化 2021年第1期 6-11页

作者：傅宇蕾恽卫东曹争利彭福军孙承月吴宜勇上海宇航系统工程研究所/上海市空间飞行器机构技术实验室上海201109 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

用于空间碎片减缓的增阻离轨薄膜帆在离轨过程中,帆面材料要长期暴露在较为恶劣的空间环境中,在低地轨道,原子氧对帆面薄膜材料的侵蚀最为严重。离轨帆帆面轻薄,对缺陷敏感,帆面材料为双面镀铝的聚酰亚胺或聚酯薄膜,帆面厚度几微米,镀... 详细信息

用于空间碎片减缓的增阻离轨薄膜帆在离轨过程中,帆面材料要长期暴露在较为恶劣的空间环境中,在低地轨道,原子氧对帆面薄膜材料的侵蚀最为严重。离轨帆帆面轻薄,对缺陷敏感,帆面材料为双面镀铝的聚酰亚胺或聚酯薄膜,帆面厚度几微米,镀层厚度几百纳米。为了合理的评估离轨薄膜帆帆面材料的寿命,本文基于对帆面孔隙、裂纹、折痕等缺陷的试验表征结果,采用蒙特卡洛数值模拟方法,分析不同缺陷尺度下原子氧对帆面材料的掏蚀情况。由于离轨帆帆面在叠收拢以及发射过程中均不可避免地会产生较为密集的缺陷,缺陷密度与薄膜膜厚具有可比性,因此重点研究了帆面薄膜材料的原子氧掏蚀缺陷密度效应。离轨帆从750km轨道经历38个月时间的离轨过程中,经历原子氧累积通量约为4.67E20atoms/cm2。帆面500nm和1μm宽度缺陷在原子氧掏蚀作用下破坏深度约1.2μm和1.4μm,宽度约为600nm和1.1μm。通过将仿真结果与NASA的长期暴露试验结果进行比对,验证了模型的有效性。该模型可为离轨帆寿命评估提供初步的理论依据。

关键词：离轨帆原子氧侵蚀蒙特卡洛方法缺陷密度效应

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国内外行星表面巡视器自主导航技术研究

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上海航天（中英文） 2021年第1期38卷 61-71页

作者：解杨敏季力魏祥泉陈萌邹怀武上海大学机电工程与自动化学院上海市机械自动化及机器人重点实验室上海200444 上海宇航工程系统研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

作为航天技术发展的前沿和趋势,深空探测是人类历史上最为复杂的系统工程之一。星球巡视器是在星球表面移动作业的无人探测系统,能够对星球表面进行大面积、近距离和接触式的考察,是地外星球着陆探测作业的主要手段。星球巡视器导航技... 详细信息

作为航天技术发展的前沿和趋势,深空探测是人类历史上最为复杂的系统工程之一。星球巡视器是在星球表面移动作业的无人探测系统,能够对星球表面进行大面积、近距离和接触式的考察,是地外星球着陆探测作业的主要手段。星球巡视器导航技术是研究星球巡视器的关键技术之一,其导航自主性能直接影响星球探测计划能否顺利进行。本文首先概述了星球巡视器自主导航技术内涵,介绍了国内外巡视器导航技术的研究现状,分析了自主导航技术中地图建模、定位算法与路径规划技术的发展过程,最后指出了星球巡视器导航技术所要急需突破的几个关键技术与发展方向。

关键词：深空探测星球巡视器导航技术地图建模定位算法路径规划

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空间大功率长寿命滚环摩擦副研究

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航天器工程 2019年第1期28卷 60-68页

作者：刘承山陈秀群钱志源上海宇航系统工程研究所上海201109 上海宇航系统工程研究所上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

随着空间站等航天工程的推进,大功率、长寿命(低轨15年)、高可靠的滚环电传输技术需求日益紧迫。针对滚环摩擦副的结构设计,建立了滚环摩擦副的运动学模型。根据运动学模型确定了滚环摩擦副结构,并采用ADAMS软件仿真验证了摩擦副的纯滚... 详细信息

随着空间站等航天工程的推进,大功率、长寿命(低轨15年)、高可靠的滚环电传输技术需求日益紧迫。针对滚环摩擦副的结构设计,建立了滚环摩擦副的运动学模型。根据运动学模型确定了滚环摩擦副结构,并采用ADAMS软件仿真验证了摩擦副的纯滚动及运动自适应性;理论分析了摩擦副的接触电阻和疲劳寿命,对柔性环的循环应力进行了FEM仿真;开展了单环3kW大功率滚环样机1.5×105转的寿命试验验证。结果表明:在单环传输功率提高为滑环6倍的前提下,寿命周期内滚环单环的接触电阻及其波动值均小于1mΩ,研究结果可为空间大功率长寿命滚环的设计提供参考。

关键词：大功率滚环滚动摩擦副运动学模型长寿命

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高频响空间直线驱动机构方案设计与研究

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机械设计与制造 2019年第12期 89-92页

作者：高金忠靳宗向冯文博曾令斌上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108 上海宇航系统工程研究所上海201109

弱撞击式对接机构作为控制式对接机构,兼具对接、停靠等多种功能,其特点是采用碰撞力主动柔顺控制技术实现飞行器在轨对接,在降低传统对接机构复杂度的同时,可显著提高对接机构灵活性,适应后续载人登月和深空探测发展的需要。目前国内... 详细信息

弱撞击式对接机构作为控制式对接机构,兼具对接、停靠等多种功能,其特点是采用碰撞力主动柔顺控制技术实现飞行器在轨对接,在降低传统对接机构复杂度的同时,可显著提高对接机构灵活性,适应后续载人登月和深空探测发展的需要。目前国内对于弱撞击对接机构的直线驱动机构研究还处于起步阶段,前期研制样机频响太低、无法满足使用需求,需要对其进行全面系统的研究。以弱撞击对接机构中的高频响直线驱动机构为对象,对其性能影响因素分析、方案比对、设计验证等方面进行研究,取得了良好的效果,为弱撞击对接机构原理样机研制奠定基础。

关键词：对接机构高频响结构方案设计

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月面居住舱可折叠轮式移动机构方案设想

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载人航天 2019年第5期25卷 688-692页

作者：李东瑾齐臣坤陈萌张文奇上海交通大学上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

为实现月球居住舱的移动并能够充分利用空间,根据月球表面的作业环境分析了居住舱的任务,提出了一种能够提高探测能力的月面居住舱移动机构设计方案,介绍了该移动机构在月球折叠着陆、展开移动、锁定停放及折叠起飞返回4种工作模式,总... 详细信息

为实现月球居住舱的移动并能够充分利用空间,根据月球表面的作业环境分析了居住舱的任务,提出了一种能够提高探测能力的月面居住舱移动机构设计方案,介绍了该移动机构在月球折叠着陆、展开移动、锁定停放及折叠起飞返回4种工作模式,总结了月面机构设计、着陆缓冲、驱动控制、能源动力以及自主维护等方面的关键技术与难题。

关键词：月球基地建设月面居住舱可移动式可折叠轮式移动机构

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