检索结果-内蒙古大学图书馆

宇航学报 2024年第2期45卷 303-313页

作者：刘冬雨刘宏刘业超谢宗武高升北京空间飞行器总体设计部北京100094 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

针对空间站暴露载荷操作任务,提出一种组合臂安装载荷的自主安全操控策略。该策略由机械臂末端视觉伺服进行安装操作的精细初定位,克服天地差异、舱体充压变形、组合臂大范围开环运动等误差影响,为机械臂安装载荷提供准确的初始条件;由... 详细信息

针对空间站暴露载荷操作任务,提出一种组合臂安装载荷的自主安全操控策略。该策略由机械臂末端视觉伺服进行安装操作的精细初定位,克服天地差异、舱体充压变形、组合臂大范围开环运动等误差影响,为机械臂安装载荷提供准确的初始条件;由力控制和自主交互流程进行载荷对接安装,适应载荷对接前残余位姿偏差,减少天地、机械臂与载荷交互时间、力控制持续时间,降低宏微机械臂间动力学耦合影响,自主柔顺和安全完成载荷插拔操作。该操控策略经过地面仿真和试验验证,并成功应用在组合臂操作舱外暴露载荷任务中,确保空间站载荷安装任务圆满成功。

关键词：空间站空间载荷安装空间机械臂精细操作力控制

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空间轻质高刚度展开臂结构设计及动力学分析

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机械工程学报 2024年第23期60卷 43-52页

作者：李潇史创闫凤霄郭宏伟李冰岩王浩威刘荣强哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094

为提高空间对地观测的精度,人们对用于支撑探测载荷的可展臂性能要求越来越高,提出了一种空间一维轻质高刚度展开臂机构,设计了展开臂锁定铰链及基于Kagome构型的网格臂杆,提出了一种铰链-梁等效动力学建模方法。首先,基于展开臂系统展... 详细信息

为提高空间对地观测的精度,人们对用于支撑探测载荷的可展臂性能要求越来越高,提出了一种空间一维轻质高刚度展开臂机构,设计了展开臂锁定铰链及基于Kagome构型的网格臂杆,提出了一种铰链-梁等效动力学建模方法。首先,基于展开臂系统展开锁紧高刚度的需求,设计了用锁钩锁紧的绳索驱动式铰链。其次,基于展开臂系统轻质的需求,选用Kagome构型臂管替代实体臂管,并优选网格参数。然后,基于能量等效原理,分别建立了铰链和臂杆系统的等效刚度模型,在此基础上,建立了铰链-梁等效动力学模型,并采用理论计算、仿真验证和实验测试验证了模型的正确性,该模型可以为其他空间大型展开臂的建模和优化提供理论参考。

关键词：空间展开臂高刚度轻量化设计等效建模动力学分析实验验证

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航天复合材料结构健康监测技术应用进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4563-4588,I0005页

作者：刘青旭陈海峰 BRYANSKY Anton 熊健韦兴宇哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094

随着飞行器中复合材料的使用占比逐年增加,对其安全性的要求也日益严苛。复合材料的损伤部位隐蔽且情况复杂,使预测失效模式和使用寿命变得困难。因此,需要实时监测结构响应,收集状态信息,评估运行情况,判断损伤和剩余寿命,以确保飞行... 详细信息

随着飞行器中复合材料的使用占比逐年增加,对其安全性的要求也日益严苛。复合材料的损伤部位隐蔽且情况复杂,使预测失效模式和使用寿命变得困难。因此,需要实时监测结构响应,收集状态信息,评估运行情况,判断损伤和剩余寿命,以确保飞行器结构的安全稳定运行。本文瞄准航天飞行器对复合材料结构健康监测的需求,首先简述了复合材料结构在典型飞行器结构应用情况以及复合材料结构健康监测技术的研究及应用情况,随后分别对常见的结构健康监测技术进行了详细的讨论,包括光纤传感监测技术、超声导波监测技术、声发射监测技术、机电阻抗监测法等技术的研究进展,接着针对结构健康监测技术在航天飞行器的各种结构如燃料贮箱结构、热防护结构、发动机结构以及机翼前缘结构等其他结构的应用情况进行了分析讨论,然后对典型的结构健康监测技术评估方法的研究进展进行了分析总结,最后讨论总结了航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势与面临的挑战。

关键词：复合材料航天结构结构健康监测损伤监测剩余寿命分析

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一种新型月壤水冰采样系统设计及试验验证

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宇航学报 2023年第3期44卷 389-398页

作者：马如奇张伟伟姜水清姜生元北京空间飞行器总体设计部北京100094 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对月球极区永久阴影坑深低温环境下,月壤水冰的硬度和机械强度很高,铲挖、钻进等常规采样方式难以实现低耗、快速采样的问题,提出了利用火工爆燃作动的动能侵彻方式快速构建月壤剖面孔洞,利用机械臂将采样工具送至孔内实施样品精确采... 详细信息

针对月球极区永久阴影坑深低温环境下,月壤水冰的硬度和机械强度很高,铲挖、钻进等常规采样方式难以实现低耗、快速采样的问题,提出了利用火工爆燃作动的动能侵彻方式快速构建月壤剖面孔洞,利用机械臂将采样工具送至孔内实施样品精确采集的新采样方法,并据此设计了新型月壤水冰采样系统。设计并研制了侵彻单元工程样机,基于力学等效性原则制备了拟实靶体,对工程样机的侵彻效能开展了试验验证。试验结果表明,对于单轴抗压强度30 MPa的模拟月壤水冰力学等效物能实现快速侵彻,侵彻深度可达234 mm,侵彻时间优于1 s。提出的侵彻式造孔和采样方法具有轻量化、低能耗、高效率、高强度月壤对象突破能力强等突出优势,可为后续月壤水冰采样探测任务提供有益借鉴。

关键词：永久阴影坑月壤水冰侵彻造孔样品采集

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面向火星探测的环氧形状记忆聚合物复合材料的性能研究

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力学进展 2023年第1期53卷 239-255页

作者：张豆刘立武徐鹏飞赵印中李奇峰兰鑫张风华王林林万雪邹昕曾成均辛晓洲戴雯煦李莹何延春刘彦菊冷劲松哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080 北京空间飞行器总体设计部北京100094

国家火星探测任务是建设航天强国进程中的重大标志性工程,是中国航天走向更远深空的里程碑工程.智能材料这种集材料、结构和功能于一体的先进材料将会对火星探测任务有所助力.形状记忆聚合物及其复合材料作为一种典型的智能材料,可在有... 详细信息

国家火星探测任务是建设航天强国进程中的重大标志性工程,是中国航天走向更远深空的里程碑工程.智能材料这种集材料、结构和功能于一体的先进材料将会对火星探测任务有所助力.形状记忆聚合物及其复合材料作为一种典型的智能材料,可在有效减轻载荷的同时实现自主变形,已经在地球同步轨道航天器的应用中崭露头角.因此有必要研究这种新型环氧基形状记忆聚合物复合材料应用于火星探测工程的可能性.首先,针对“天问一号”火星探测器的任务需求,设计了一个具有自释放功能的着陆平台国旗装置.其中的锁紧释放装置由碳纤维增强的形状记忆聚合物复合材料制成,分别从静态拉伸力学性能、动态热机械性能和形状记忆性能三个角度评估了空间辐照和长期存储对形状记忆聚合物复合材料的影响.其中,空间辐照包括γ射线和紫外射线,辐照剂量分别为5×10^(5)rad和23.6 kCal.长期存储分为低温-196℃、室温25℃和高温85℃存储30天,和低温-196℃存储457天两组实验.最后,从“祝融号”火星车所携带相机拍摄的照片可以看到五星红旗被成功释放,旗面平整、图案清晰.这说明所研究的环氧基形状记忆聚合物复合材料可成功应用于火星探测任务,未来有望以多种结构形式助力我国的火星采样返回乃至其它深空探测任务.

关键词：形状记忆聚合物复合材料空间辐照长期存储自释放机构 “天问一号”火星探测器

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空间大型结构体在轨组装单元及对接接口研究

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机械工程学报 2022年第1期58卷 52-60页

作者：史创李伟杰郭宏伟陶磊刘荣强邓宗全哈尔滨工业大学机器人国家重点实验室哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094

近年来,在轨服务技术日趋成熟,因此在空间技术研究领域在轨组装受到了较高的关注度。研究了一种大折展比高刚度索杆张拉式六棱柱组装单元及三爪式对接接口机构,并对其运动学及动力学特性进行了研究。首先,提出并设计了一种新型的空间结... 详细信息

近年来,在轨服务技术日趋成熟,因此在空间技术研究领域在轨组装受到了较高的关注度。研究了一种大折展比高刚度索杆张拉式六棱柱组装单元及三爪式对接接口机构,并对其运动学及动力学特性进行了研究。首先,提出并设计了一种新型的空间结构组装单元和一种结构为三爪式的对接接口,进行在轨组装时可应用该接口。接着,分析了空间结构组装单元的运动学特性,验证了组装单元具有良好的展开与锁定功能。最终,通过对大型结构体模型进行有限元分析,发现了结构体的基频受到多个参数的影响,通过进一步的分析得到了具体的影响关系和灵敏度,为在轨组装空间大型结构体的设计奠定了基础。

关键词：在轨组装六棱柱单元结构设计对接接口运动学动力学

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基于近场热辐射的可变发射率空间辐射器技术

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中国空间科学技术(中英文) 2025年第1期45卷 81-87页

作者：徐德宇汪国云孟繁孔赵军明哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094 空天热物理工业和信息化部重点实验室哈尔滨150001

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题,研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型,利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流和... 详细信息

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题,研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型,利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流和等效发射率随电压的依变关系。在此基础上,建立了变发射率辐射器与单相流体回路耦合传热模型,仿真分析了该方案对工质温度的调控性能。结果表明,在-5~20 V的电压范围内,发射率的变化量可达0.62,保温工况下最低发射率可降至0.2以下。与单相流体回路配合使用,通过调节电压可使得全氟三乙胺工质在各种内部热负荷和外部热环境下均维持在正常工作温区(-100~50℃),提高了热控系统的适应性。虽然目前制备难度和成本较高,但随着微纳加工技术的发展,该技术有潜力服务于载人深空探测等热环境更加复杂多变的航天任务。

关键词：航天器热控制辐射器可变发射率单相流体回路电调控近场热辐射

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金属管螺旋缠绕在轨成形力学特性分析与优化

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哈尔滨工业大学学报 2025年第4期57卷 151-161页

作者：王岩陈禹名张书洋杨慧张从发刘金童刘荣强河北省并联机器人与机电系统实验室(燕山大学) 河北秦皇岛066004 中国空间技术研究院北京空间飞行器总体设计部北京100094 机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为满足地外探测大尺寸结构在轨构建及空间站桁架的实际需求,提出一种带材直接在轨成形方法,研制出一款小型化、轻量化、低功耗的金属管件制造设备。采用冷弯成形技术中的缠绕锁合成形,基于基尔霍夫假设和等效应变能原理建立弯曲缠绕的... 详细信息

为满足地外探测大尺寸结构在轨构建及空间站桁架的实际需求,提出一种带材直接在轨成形方法,研制出一款小型化、轻量化、低功耗的金属管件制造设备。采用冷弯成形技术中的缠绕锁合成形,基于基尔霍夫假设和等效应变能原理建立弯曲缠绕的非线性力学模型,分析带材几何参数对缠绕力矩的影响。通过ABAQUS/显式求解器分析缠绕力矩并验证理论模型的有效性。为进一步定量描述和优化缠绕锁合性能,定义稳定缠绕力矩、锁合正压力和锁合边最大应力3个性能指标,该指标越小,缠绕锁合性能越好。此外,采用响应面法建立弯曲缠绕卷管指标参数的多项式代理模型,通过改进的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对金属管弯曲成形进行多目标优化设计。优化结果表明,缠绕力矩减少了26.23%,锁合边正压力减小了4.71%,锁合边最大应力减小了2.14%,同时驱动力矩曲线波动得到改善。制备了辊座直径为70 mm、辊组间距为100 mm,辊缝具有校正调节功能的锁槽折弯箱和芯轴直径为50 mm的缠绕锁合样机并进行实验,揭示不同工艺参数对轧制成形的影响以及螺旋成形时成形角与管件直径的规律。该研究为金属管在轨成形的应用提供了重要的理论和实验基础。

关键词：在轨制造缠绕锁合缠绕力矩响应面法非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)

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火箭发动机推力与红外辐射关联特性数值分析

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哈尔滨工业大学学报 2024年第12期56卷 10-19,61页

作者：高文强孟夏莹苏慕萍董士奎牛青林中北大学机电工程学院太原030051 散射辐射全国重点实验室上海200438 北京空间飞行器总体设计部北京100094 空天热物理工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为实现火箭发动机目标分类与识别,提取发动机推力大小与尾喷焰红外辐射强度间关联关系成为必要环节。本研究以高氮高能GAP/Cl20/Al(GCA)和高氮无烟GAP/ADN/DAAOF(GAD)两种新型推进剂为研究对象,从影响发动机推力的主要型谱参数入手,基... 详细信息

为实现火箭发动机目标分类与识别,提取发动机推力大小与尾喷焰红外辐射强度间关联关系成为必要环节。本研究以高氮高能GAP/Cl20/Al(GCA)和高氮无烟GAP/ADN/DAAOF(GAD)两种新型推进剂为研究对象,从影响发动机推力的主要型谱参数入手,基于尾喷焰内流、反应流场和红外辐射的全链路计算方法,设计燃烧室压力、喷管膨胀比和推进剂配方谱系,数值分析了发动机推力与欠膨胀尾喷焰在2.7、4.3μm波段的辐射强度的关联性。结果表明:在燃烧室压力和喷管膨胀比变化下,发动机推力与尾喷焰辐射强度均呈对数线性关系;在同推力下,GAD较GCA推进剂的尾喷焰辐射强度偏低3~5倍;燃烧室压力和喷管膨胀比作为推力主导因素下,两种推进剂在不同来流动压下的发动机推力与红外辐射强度近似遵循统一的对数分布关系;推进剂配比变化引起的发动机推力变化较弱,在不同来流动压下两种高氮推进剂对应的尾喷焰辐射强度沿发动机推力呈现出明显的“聚集”现象,且在4.3μm波段内的辐射强度随来流动压差异呈现出分层现象。

关键词：固体火箭发动机尾喷焰推力红外辐射关联关系

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航天器可展开薄膜遮光罩的构型设计与优化

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中国空间科学技术 2023年第1期43卷 129-138页

作者：彭涛林秋红李冰岩邱慧刘荣强罗阿妮北京空间飞行器总体设计部北京100094 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对当前航天器遮光罩轻量化的需求,在保证薄膜遮光罩有效面积不变的前提下,根据质量和有效面积占比设计了一款柔性平面薄膜遮光罩。以提高薄膜边缘应力的同时尽量避免有效圆面积占比减少为优化目标,对薄膜遮光罩的边缘做弧边优化设计... 详细信息

针对当前航天器遮光罩轻量化的需求,在保证薄膜遮光罩有效面积不变的前提下,根据质量和有效面积占比设计了一款柔性平面薄膜遮光罩。以提高薄膜边缘应力的同时尽量避免有效圆面积占比减少为优化目标,对薄膜遮光罩的边缘做弧边优化设计。结果表明,当薄膜遮光罩为正六边形时,既能保证结构对称性,又能获得较低的单位有效面积占比对应质量。通过应力叠加法建立了薄膜遮光罩的应力分布模型,求出薄膜边缘应力的理论计算值。探究了弧边拱高的增加对薄膜边缘应力和有效圆面积占比的影响规律,当二者的函数曲线相交于一点时,可取为薄膜弧边的最优拱高。根据设计的薄膜遮光罩参数,搭建薄膜遮光罩的试验样机并进行展开试验。薄膜遮光罩可完全展开,薄膜边缘张紧度高,证明了薄膜遮光罩系统方案设计的可靠性,弧边设计可有效提高薄膜边缘的应力水平。

关键词：薄膜遮光罩应力弧边优化薄膜有效面积

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