温度对空间对接机构扭矩测量的影响

分析高低温环境空间对接机构扭矩测量装置的设计方案,研究不同温度下轴系材料弹性模量变化对扭矩测量过程的影响,并通过热影响分析不同温度下同轴度变化对扭矩测量的影响。结果表明:由温度导致材料弹性模量变化对装置轴系的扭矩传递过程几乎没有影响,轴系热变形结果与温差呈正相关。通过对高低温环境下装置测量技术的分析研究,提高了扭矩性能测试工作的可靠性。

空间对接地面半物理仿真台系统仿真研究

飞行器空间对接地面半物理(HIL)仿真台是进行空间对接技术研究、对接机构地面检测以及对接过程的故障复现等多种用途的关键设备。论文阐述了飞行器空间对接地面半物理仿真台系统建构思想。在此基础上推导出空间对接地面半物理仿真台的空间对接动力学模型。基于物理建模的思想,用SimMechanics工具箱建立了空间对接地面半物理仿真台的机械系统,用Matlab/Simulink建立了控制系统模型,建构了虚拟空间对接地面半物理仿真台。采用滞后补偿等使系统的闭环动态性能达到要求。在空间对接地面半物理仿真台虚拟样机上,采用无阻尼振荡模型对空间对接动力学模型等进行了验证,对空间对接的缓冲过程进行了仿真。仿真结果表明空间对接动力学模型是正确的,空间对接地面半物理仿真台系统的建构思想是可行的。

空间对接机构技术综述

对空间对接机构及其技术进行了综述。将空间对接机构分为载人大型对接机构和非密封小型对接机构两大类,阐述了空间对接机构的物资补给与人员轮换、大型航天器或平台在轨装配、航天器在轨服务,以及探测器飞行过程构型优化等主要用途。将空间对接技术划为早期探索、实用、发展成熟和深入发展4个阶段。归纳了主要空间对接机构的特点。分析了空间对接技术中的总体设计、关键部件研制、对接力学仿真、对接机构试验等难点。回顾了我国空间对接技术的发展历程,以及突破的总体技术方案、捕获与缓冲设计、连接设计,以及其它设计要素等关键技术。给出了我国空间对接机构应用取得的重大成就。介绍了国外载人弱撞击式对接机构、停靠性对接机构和卫星对接机构等新型空间对接机构的研究背景、进展和涉及的关键技术。提出了未来我国空间对接技术发展路线,建议开展弱撞击对接系统、卫星对接机构的研究,并将合作目标对接技术向非合作目标捕获方向拓展。

石墨与MoS_2配比对空间对接用摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金技术制备含石墨与MoS2的空间对接机构用铜基摩擦材料,研究石墨与MoS2的配比(石墨与MoS2的质量比)对材料的显微组织、物理性能和摩擦学性能的影响。结果表明:随着MoS2含量的增加(石墨含量相应地减少),材料的显微组织逐渐趋向均匀,其密度与表观硬度逐渐增加;当石墨与MoS2的质量比为4:8时,摩擦材料具有较高的摩擦因数、较高的摩擦因数稳定度和较小的磨损量,且大气与低真空中的摩擦因数相差较小;大气与低真空下的对比实验验证了材料具有良好的真空摩擦学性能。

MoS_2在空间对接摩擦材料烧结过程中的行为变化

采用粉末冶金技术制备了空间对接用铜基摩擦材料,利用X射线衍射及定量化学分析技术对MoS2在材料烧结过程中的变化行为及与其他组元之间的作用进行研究。结果表明,MoS2在加压烧结过程中存在三个方面的反应:在高温下分解成Mo和S,并造成了S元素的损失;与Cu作用形成了复杂的铜钼硫化合物;与Cu反应生成了Cu的硫化物,该类化合物具有与MoS2相类似的层状结构,有一定的润滑作用。MoS2高温分解后或MoS2与Cu反应产生的Mo元素与石墨反应形成了Mo的碳化物。另外,双飞粉的加入不仅与材料中的Mo元素作用形成CaMoO4,并且改变了铜钼硫化合物、Cu的硫化物以及Mo的碳化物中各元素的摩尔比。

空间对接半物理仿真原型试验系统

为研制用于对接机构地面测试的空间对接半物理仿真系统,建立能够体现其主要功能的原型试验系统。试验系统通过六维力传感器检测对接机构模拟元件的相互作用力和力矩,根据所建立的航天器动力学模型实时解算对接过程中两航天器的相对运动,并由6自由度运动平台模拟被动航天器来实现此相对运动。针对此原型试验系统,提出系统的动力学解算方案并据此构建动力学仿真大回路,着重对大回路仿真系统的稳定性进行分析,得到稳定性条件,讨论运动平台滞后对仿真的影响和解决方法。在此基础上,用所研究系统成功地模拟了航天器对接的全过程,从而为实际空间对接半物理仿真系统提供了必要的设计依据。

空间对接动力学半物理仿真基本问题及解决方案研究

分析了空间对接半物理(HIL,Hardware-In-the-Loop)仿真系统设计难点,将空间对接半物理仿真设计问题归纳为四个基本问题,即稳定性问题、动态复现精度问题、滞后补偿器的鲁棒性问题以及适应性问题。为了解决上述问题,作者阐述了空间对接半物理仿真系统设计思想,旨在空间对接频带范围内,消除或减弱仿真/硬件接口对半物理仿真系统的影响。在此基础上,确立了力和力矩传感器及其滤波器设计准则、数字控制采样频率的选取依据和运动模拟器的设计方案等。最后文章探讨了空间对接半物理仿真系统动态特性的验证方法。

空间对接机构差动式缓冲阻尼及传动系统力学特性研究

空间对接机构差动式缓冲阻尼及传动系统的模化是航天器对接动力学中的核心内容之一，本文在分析该系统运动学原理的基础上研究系统的动力学特性，给出了精确的动力学模型，进行对接动力学仿真研究．

基于二维位置敏感探测器的空间对接过程研究

为了准确地捕捉机器人空间对接的传感器信息,从对接机构的设计入手,研究了空间对接中传感器的选择、改制和基于传感器信息的空间对接问题.考虑到安装空间的限制和处理的信息量太多,提出了利用二维位置敏感探测器(PSD)配合红外发光器阵列的方法完成机器人的空间对接.通过对位置敏感探测器工作原理的分析和对传感器特性的试验,提出了在PSD光敏面上增加光学装置的方法以扩大它的探测范围和精度,同时大大减小了它对光信号的依赖程度.把该方法应用于可重构模块化探测机器人系统中,提出了基于传感器信息的轨迹规划方法,对子机器人空间对接过程的仿真试验验证了轨迹规划和空间对接的可行性.

空间对接机构结构锁的优化设计

结构锁是实现两航天器空间对接的机电装置．本文在分析结构锁的５种机构方案优缺点基础上，通过优化比较选择了结构简单、自锁可靠的偏心轮加凸轮机构；然后对其在摆正阶段和拉紧阶段进行参数优化，其中在拉紧阶段又分别以负载最大扭矩最小、消耗最大功率最小和动作时间最短３个目标对偏心轮方案的结构锁参数进行了优化设计．结果证明：经过优化的方案消耗能量最少．

“大三通”背景下闽台港口体系结构演变及其空间对接研究

通过对闽台港口体系结构演化过程进行分析,提出闽台港口体系空间对接战略构想,结果表明:①近30 a来,福建港口体系空间结构变化趋势呈现倒"U"形阶段性特征,台湾省港口体系空间结构演化呈现"N"字形阶段性特征;②福建省港口体系等级结构逐步完善、优化,且较台湾省港口体系等级结构更为合理,台湾省港口体系结构演变正处于调整阶段;③闽台沿海港口体系吞吐货源结构较为相似,但台湾省高附加值货源所占比重较福建省大,且已形成基隆港、高雄港两大综合性港口和一批专业生产型港口,而福建省多功能综合型港较少,对地方港口体系发展带动力有限,中、小港口职能雷同;④未来海峡两岸港口体系将形成以厦门、高雄2个主枢纽港为中心,以福州港、基隆港、泉州港、台中港4个区域性重要港口为次中心,以湄洲港、漳州港、宁德港、台北港、花莲港、苏澳港等区域性一般港口为补充的环台湾海峡港口体系。

空间对接缓冲试验台对接环重力平衡技术

在空间对接机构地面缓冲实验平台上,为了模拟空间失重状态,研制了一种高精度、高响应速度的主动对接环重力平衡装置。介绍了对接环重力平衡装置的机构原理。对对接过程随动装置的随动性对系统的干扰进行了详细分析。进行了重力平衡器相关实验,从实验数据和理论分析可以得出:所设计的重力平衡装置完全满足对摩擦阻力和惯性阻力设计指标的要求,重力平衡达到1.1%的精度。

空间对接机构动力学仿真分析

以俄罗斯“异体同构”周边内翻式对接机构(APAS89)为研究对象,利用ADAMS建立对接机构的差动式机电缓冲阻尼系统的动力学模型,对差动式机构的动态特性进行仿真,得到系统的等效刚度和阻尼特性,对差动式机电缓冲阻尼系统及其主要部件的动态特性进行仿真研究,可以为对接机构设计提供仿真工具和设计依据,其仿真结果对空间对接机构的设计研究以及空间对接过程动力学建模具有参考作用.

空间对接机构丝杠副在轨温度的数值模拟

根据空间对接机构的结构特点和环境条件,利用能量守恒原理和节点网络方法,提出反映机构热特点的简化物理数学模型.采用蒙特卡洛法和太阳窗口,分析计算单机间的辐射交换因子和构件的太阳热量.对于低轨飞行器,能量方程中考虑地球红外辐射和反射辐射的影响.应用隐式R-K法,耦合求解机构节点刚性非线性温度微分方程组,得到收拢和伸出两种状态下,机构丝杠副等组件的在轨瞬态温度变化规律,分析不同构件表面辐射特性对温度的影响.研究结果对丝杠副工作热可靠性评估、机构热控方案的设计和实施有实际参考价值.

压力对空间对接摩擦材料摩擦磨损性能的影响

通过粉末冶金方法制备了铜基摩擦材料,在经技术改进后的MM-1000摩擦试验机上对其在不同压力下的摩擦磨损性能进行了研究,结果表明:随着压力的增大,材料的摩擦系数呈降低趋势,在真空中的摩擦系数小于大气中的摩擦系数;真空中材料的摩擦系数稳定度高于大气环境中的,材料的磨损随压力的变化在两种环境下呈现出相反的变化形式。摩擦表面形成的摩擦膜对材料的摩擦磨损性能具有重要的影响;随着压力的增大,材料在真空中的磨损机理由以磨粒磨损为主逐渐转变为以黏着磨损为主。

空间对接机构结构锁动力学分析

通过对周边式空间对接机构结构锁的各种方案的分析比较 ,确定了效率高的滚珠丝杆传动机构作为结构锁的执行机构 ;对该执行机构建立了相应的动力学模型 ,运用SIMULINK对模型进行了求解和分析 ,得到其动力学特性 .研究结果表明 ,提出的设计方案是可行的 .

空间对接机构差动式缓冲阻尼系统运动学仿真

着重分析空间对接机构差动式缓冲阻尼及传动系统主要组件： 丝杠差动组合、齿轮差动组合的机构运动学原理。在此基础上建立系统的运动学模型， 利用捕获环伸出过程和缓冲阻尼过程系统运动学仿真验证了系统模型。

空间对接预捕获阶段的建模与仿真

介绍了数控式对接机构对接的基本操作过程，建立了对接预捕获阶段仿真的数学模型，并给出了仿真实例。仿真结果表明，设计的控制系统控制效果良好。

神光-Ⅲ主机装置下装模块空间对接关键技术

初步分析了在建神光-Ⅲ主机装置下装模块空间对接过程,指出"对中"和"碰撞"问题是下装模块空间对接监测的关键技术。"对中"监测技术主要是将三维问题转换为二维问题,利用机器视觉扑捉特征点下装模块进行位置和姿态的判断。"碰撞"监测技术主要是利用下装模块装校过程发生碰撞必然产生"力"的作用的原理,监测碰撞点上各个方向作用力,间接反映碰撞发生程度,并将测量数据分析后反馈至对接平台执行,及时修正下装模块空间对接运动轨迹,实现了下装模块全过程的"轻碰撞"对接。