检索结果-内蒙古大学图书馆

空间科学学报 2024年第5期44卷 894-902页

作者：刘汉武李长军金小萍张华上海宇航系统工程研究所上海201109 宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特... 详细信息

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特性的分析结果与静刚度试验结果误差在10%以内,满足工程实际应用需要,说明了捕获连接机构非线性刚度分析方法的可行性.采用变密度法(SIMP),建立了含非线性特性的转位机构拓扑优化模型,开展了空间站转位机构中间支架拓扑优化分析和减重设计,结构减重24%.分析结果表明,转位机构满足刚度和强度要求,实现了空间站转位机构轻量化设计的目标,说明了该分析方法的有效性.本研究建立的含局部非线性特性的拓扑优化分析方法为空间站转位机构轻量化设计提供了解决途径,也为其他非线性结构机构拓扑优化提供了参考,同时为中国空间站重点工程项目的建设提供了技术支撑.

关键词：中国空间站转位机构非线性等效刚度拓扑优化

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薄膜电池阵透镜式薄壁支撑杆自展开方法研究

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第6期44卷 64-71页

作者：张恩杰王治易谢超房光强侯欣宾上海宇航系统工程研究所上海201108 宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充... 详细信息

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充分利用复合材料薄壁支撑杆的弹性自恢复特性,开展无源自驱动展开方法研究。首先,建立透镜式薄壁杆的仿真模型,分析薄壁杆的压扁与卷绕收拢过程力学响应,得到其收拢后的应力应变数据;然后,选用柔性粘扣作为薄壁杆的展开约束控制单元,通过仿真分析得到其剥离过程的力-位移曲线;最后,采用数据传递方法,建立带预应力的薄壁杆展开动力学模型,并在此基础上构建柔性粘扣模拟单元,分析柔性粘扣的力学性能对薄壁杆展开过程的影响。结果表明,通过调节柔性粘扣连接力,可以实现透镜式薄壁杆的无源自驱动有序展开。薄膜电池阵主支撑结构的无源自驱动有序展开,为进一步降低电池阵机构复杂度与质量、提升收纳比提供了方向指引。

关键词：空间太阳能电站薄膜电池阵透镜式薄壁杆自驱动展开动力学

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仿壁虎可逆黏附材料的微结构及可逆黏附性能研究进展

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摩擦学学报 2025年

作者：李晓晖周义霖田津枫丁伟轶韩诗沺杨庚辰房光强恽卫东陈洋梁梅夏爽邹华维四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室上海宇航系统工程研究所宇航空间机构全国重点实验室

壁虎脚趾等生物器官依托于表面生长的柔性纤丝化结构，通过离散共形接触，基于“接触-裂分”及“裂纹受限”等原理，以累积的范德华力等获取优异的可逆黏附能力。壁虎在攀爬过程中会分泌因内聚破坏产生的游离脂类分子，在脚趾微结构表... 详细信息

壁虎脚趾等生物器官依托于表面生长的柔性纤丝化结构，通过离散共形接触，基于“接触-裂分”及“裂纹受限”等原理，以累积的范德华力等获取优异的可逆黏附能力。壁虎在攀爬过程中会分泌因内聚破坏产生的游离脂类分子，在脚趾微结构表面形成保护膜以防止长时磨损，进一步获取持久的可逆黏附能力。仿生干态可逆黏附材料(简称可逆黏附材料)是受生物可逆黏附原理启发制备的1类表面结构化的功能材料，该类材料展现出了完全不同于传统化学粘接的微观黏附机制，显示出了独特的可逆/可控及无损黏附特性。经过二十年发展，可逆黏附材料以可控夹持-释放、可控转运、辅助攀爬和无损粘接-脱粘等应用形式于空间在轨服务技术、电子工业及生物医疗等领域展现了广阔地应用前景。本文中结合生物可逆黏附机制的认知发展，从简单几何结构、复杂多尺度结构及可控响应可逆黏附材料等不同发展阶段系统阐述了其研究进展，并对其存在的挑战及发展趋势进行了论述。

关键词：可逆黏附可控黏附表面结构表面化学有机硅

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交会对接用锁紧机构在轨寿命评估

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上海航天(中英文) 2025年

作者：张瑞雄陈帆杨晟曦权凌霄上海宇航系统工程研究所宇航空间机构全国重点实验室(上海) 燕山大学机械工程学院

针对交会对接用锁紧机构在轨工作15年需求，提出了基于温度的加速寿命衰退模型，并设计具体加速寿命试验方案进行寿命评估。通过3组锁紧机构分别在5种温度下的锁紧力衰减实测数据，求解出加速寿命退化方程，进而预测锁紧机构在轨工作期... 详细信息

针对交会对接用锁紧机构在轨工作15年需求，提出了基于温度的加速寿命衰退模型，并设计具体加速寿命试验方案进行寿命评估。通过3组锁紧机构分别在5种温度下的锁紧力衰减实测数据，求解出加速寿命退化方程，进而预测锁紧机构在轨工作期间锁紧力衰减情况。结果表明：热试验能够有效加速锁紧机构寿命衰退进程，在热控包覆层内25℃环境下，初始锁紧力为37kN，工作15年后衰减2.923kN，基于零件材料的数学模型直接计算值为2.831kN，两种寿命分析方法均表明锁紧机构锁紧力能够满足在轨环境寿命要求。该研究可为我国空间站长期可靠在轨运行的机构类产品寿命评估提供参考。

关键词：交会对接锁紧机构加速寿命试验寿命预测寿命评估

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电动力绳系卫星系统长期离轨动力学建模与控制设计方法

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振动工程学报 2024年第10期37卷 1792-1802页

作者：颜家慧陈提文浩罗操群彭文轩恽卫东南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016 上海宇航系统工程研究所上海201108

本文针对电动力绳系卫星系统的长期离轨问题,研究离轨过程中系统的非线性动力学建模以及离轨控制设计方法。基于哑铃模型假设,进行系统的姿态动力学建模。为提高动力学建模精度,计入电动力、大气阻力和地球J_(2)摄动等动力学载荷对系统... 详细信息

本文针对电动力绳系卫星系统的长期离轨问题,研究离轨过程中系统的非线性动力学建模以及离轨控制设计方法。基于哑铃模型假设,进行系统的姿态动力学建模。为提高动力学建模精度,计入电动力、大气阻力和地球J_(2)摄动等动力学载荷对系统轨道运动的影响,采用修正的非奇异轨道要素描述系统的轨道动力学。针对离轨的动力学控制问题,提出了常值电流输入、方向可变的电流输入和最优控制三种电流控制设计方法,通过系绳电流设计调节电动力载荷实现离轨机动。在最优控制设计方法中,构建了带非线性约束的动力学反问题,基于非线性规划算法求解该反问题,得到最优控制参考轨迹,通过闭环反馈跟踪修正电流进行离轨。另外,提出了一种基于能量的电流开关控制策略辅助离轨,以保持系统姿态稳定和高效地利用电动力。为高效离轨对系统进行了动力学设计,并通过仿真算例对比分析了控制方法的离轨效率,验证了控制方法的有效性。

关键词：绳系卫星系统电动力最优控制长期离轨

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固面可展开天线机构设计及运动学分析

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机械工程学报 2025年第3期61卷 237-250页

作者：范小东史创王治易刘天明郭宏伟刘荣强中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201109 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001 上海市空间飞行器机构技术重点实验室上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109

固面天线具有可靠性高、精度高、热稳定性好的特点。针对目前固面可展开天线展开机构中因转动副的数量过多以及存在球铰、万向节等高副而影响天线结构的形面精度、联动驱动以及锁定刚化的问题,对比了固面天线绕正交双轴旋转分两步展开... 详细信息

固面天线具有可靠性高、精度高、热稳定性好的特点。针对目前固面可展开天线展开机构中因转动副的数量过多以及存在球铰、万向节等高副而影响天线结构的形面精度、联动驱动以及锁定刚化的问题,对比了固面天线绕正交双轴旋转分两步展开与绕单轴旋转一次展开的两种展开方式,提出一种适用于固面可展开天线的绕单轴旋转一次展开的展开机构,构建了计算旋转轴位置的参数化模型,建立了展开机构的运动学模型,采用数值仿真软件对所建立的模型进行了仿真,分析了旋转轴位置对天线收纳率、相邻面板间隙的影响,建立了天线结构的有限元模型,并对天线结构进行了优化设计。结果表明,绕单轴旋转的设计减少了转动副的数量、未采用球铰和万向节等高副,既提高了机构的展开可靠性,又方便了机构的联动、驱动以及锁定和刚化,同时优化后的结构具有更好的力学性能,期望为固面可展开天线的相关理论研究及工程应用提供参考。

关键词：可展开天线折展机构固面天线构型综合运动学分析机构设计

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电路微导线激光驱动微滴喷射沉积打印

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电加工与模具 2024年第5期 54-58页

作者：陈萌赵以时罗国虎胡永祥刘鲁江张崇峰上海宇航系统工程研究所宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动全国重点实验室上海200240

激光驱动微滴打印是一种高分辨率、高柔性和材料适应性广的金属微增材制造工艺,能实现纯金属微结构打印。面向电路微导线打印,目前的激光驱动微滴沉积工艺规律认识还不清晰。因此基于纳秒光纤激光驱动微滴打印系统,实现了直径5μm的铜... 详细信息

激光驱动微滴打印是一种高分辨率、高柔性和材料适应性广的金属微增材制造工艺,能实现纯金属微结构打印。面向电路微导线打印,目前的激光驱动微滴沉积工艺规律认识还不清晰。因此基于纳秒光纤激光驱动微滴打印系统,实现了直径5μm的铜微滴阵列的沉积,沉积位置偏差为±5μm。研究不同工艺参数下的激光驱动微滴沉积微导线形貌,发现由于存在微滴沉积位置偏差,交替沉积策略比微滴顺序沉积更适合打印微导线;当沉积微滴搭接间距减至1.5μm时,可形成联通的导线打印;微滴转移间距从50μm增至200μm,打印微导线的线宽增加约2倍;实现线宽为15μm的微导线打印,并通过四探针法测试获得的微导线电阻率为实体材料的9倍。

关键词：脉冲激光金属微滴前向转移微导线打印

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载人月球探测月面活动机器人的发展机遇及关键技术

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载人航天 2024年第5期30卷 553-561页

作者：张崇峰王慎泉韩亮亮宇航空间机构全国重点实验室上海210018 中国航天员科研训练中心北京100094 上海航天技术研究院上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109

世界航天领域迎来了月球探测的新热潮,在日益丰富、复杂的载人月球探测月面活动中,机器人可在人机联合探测、原位资源利用等任务中发挥积极作用。围绕月面机器人在载人探月月面活动中的应用,调研了国外载人月球探测计划中提出的机器人... 详细信息

世界航天领域迎来了月球探测的新热潮,在日益丰富、复杂的载人月球探测月面活动中,机器人可在人机联合探测、原位资源利用等任务中发挥积极作用。围绕月面机器人在载人探月月面活动中的应用,调研了国外载人月球探测计划中提出的机器人任务及方案;结合我国载人月球探测规划,梳理分析了无人验证、航天员首次登月、科考与开发等不同阶段对机器人的配置需求和发展机遇;面向极端地形条件下的人机联合探测、联合大范围移动、熔洞宜居性探测等典型场景,设计了机器人的活动流程;梳理分析了月面机器人工程应用的关键技术及难点,可为我国载人月球探测月面活动机器人系统的设计提供技术参考。

关键词：载人探月月面活动月面机器人发展机遇人机联合探测

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高超声速飞行器主动增阻的时间一致协同方法

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宇航学报 2024年第10期45卷 1656-1665页

作者：廖腾刘燕斌陈柏屹陈金宝羊玢杨博文南京航空航天大学航天学院南京211106 宇航空间机构全国重点实验室南京211106 南京工程学院汽车与轨道交通学院南京211167 上海机电工程研究所上海201109

针对三维空间中高超声速飞行器无动力滑翔段协同拦截运动目标的问题,提出了一种基于一致性理论的主动增阻时间协同方法。首先,给出三维空间的飞行器与目标相对运动方程,估计飞行器的剩余飞行时间。然后,基于多智能体一致性理论,设计了... 详细信息

针对三维空间中高超声速飞行器无动力滑翔段协同拦截运动目标的问题,提出了一种基于一致性理论的主动增阻时间协同方法。首先,给出三维空间的飞行器与目标相对运动方程,估计飞行器的剩余飞行时间。然后,基于多智能体一致性理论,设计了有限时间偏置一致性协议,使各飞行器的剩余飞行时间与指定飞行器一致。同时,设计了一种主动增阻的方法,可降低对运动目标的信息需求,不与视线法向制导律耦合。最后,对多飞行器协同打击机动目标的任务场景进行了仿真验证,结果证明了所提方法的有效性。

关键词：有限时间一致性协同制导律机动目标高超声速滑翔飞行器

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空间站手持M8工具大力矩电流采集限流实现方法

空间站手持M8工具大力矩电流采集限流实现方法

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第十九届上海航天科技论坛暨上海市宇航学会2024学术年会

作者：王俊孙海林李师轮周伟幸姚惟琳上海宇航系统工程研究所宇航空间机构全国重点实验室

空间站手持自动工具是现代载人航天器维护与修复中必不可少的设备,而传动电机的驱动与控制是其重要组成部分。在空间高辐射、高低温交变的恶劣环境下,为了保证电机高负载下的可靠性和稳定性,需要对其进行电流限流控制。针对这一问题,空... 详细信息

空间站手持自动工具是现代载人航天器维护与修复中必不可少的设备,而传动电机的驱动与控制是其重要组成部分。在空间高辐射、高低温交变的恶劣环境下,为了保证电机高负载下的可靠性和稳定性,需要对其进行电流限流控制。针对这一问题,空间站所使用的手持M8工具在IR2110芯片搭建的H桥驱动电路设计基础上,对大力矩工况电流采集方法进行优化设计,通过对电流采集通道并联和调理,实现大电流高精度采集并适配DSP的3.3V低压端口。通过层叠式模块组合设计和高性能的驱动控制架构,将工具的不同功能模块分层设计并组合,实现了对工具体积的优化和精简,不仅满足手持工具的小型化和轻量化设计需求,还能有效提高工具的性能和稳定性。此外,通过试验验证和在轨应用结果分析,充分说明这种电机电流高精度采集和限流控制方法的在大力矩工况下的有效性,为空间站在轨维护任务成功提供重要技术手段支持,推进我国载人航天技术的不断发展和创新。

关键词：空间站维护手持M8工具大力矩电流采集限流控制

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