光学遥感卫星平台结构热变形试验及测量技术研究

太空复杂外界热环境是平台结构热变形的关键影响因素,为了满足某高轨光学遥感卫星对热变形的特殊要求,更准确获取平台结构热变形引起两台相机安装面指向变化,及两相机安装面之间的相对指向变化,进而推导卫星在轨热变形规律。文章设计了卫星平台结构热变形试验,模拟在轨典型外热流工况对卫星平台实施加热控制,使用数字近景摄影测量技术实时测量和分析热变形引起两台相机安装面的绝对指向变化和两相机安装面之间的相对指向变化情况。热变形测量结果表明:A相机安装面指向最大变形57.5″,B相机安装面指向最大变形79.3″,模拟试验的结果可以作为卫星在轨运行期间热变形预测的依据。

星体坐标系下卫星变形测量技术研究

针对卫星装配过程中的星体变形测量问题,采用双经纬仪系统通过准直测量建立星体坐标系,利用数字工业摄影测量系统获取测量点坐标。通过公共点转换将加装载荷前后的测量点坐标均转换至星体坐标系,实现了星体坐标系下的卫星变形测量。

基于在轨运行状态的卫星稳定性与可靠性研究

为解决卫星在轨运行故障率较高的问题,文章分析了卫星在轨运行的特点,定义了卫星在轨工作状态及其与系统稳定性变化的关系。研究表明:对在轨运行安全稳定状态进行控制,能使状态保持或向高级跃迁,可提升卫星稳态及可靠性。文章最后提出了提高卫星在轨运行稳定性与可靠性的在轨运行策略与技术方向。

卫星周期桁架结构振动特性应用研究

从微分方程出发,利用谱元法推导梁的解析解,并验证其准确性,以此研究平面周期桁架结构振动传递特性,即带隙和波形转换作用;根据卫星主承力结构桁架周期性特点,建立服务舱和载荷舱简化模型,利用谱元法分析其振动传递带隙特性,并进行试验验证。理论和试验表明:周期桁架结构具有良好的隔振特性,尤其是阻带内振动得到很大衰减,说明周期桁架在卫星主结构隔振设计中具有广阔应用前景。

基于机械臂辅助的卫星柔顺装配技术研究

针对卫星大型部件、重载单机装配中位姿调整、接触应力、重力卸载的控制问题,将机械臂辅助装配技术应用到了卫星装配中,提出了一种基于力传感交互控制的机械臂辅助柔顺装配技术。通过力传感器实时采集了机械臂末端作用力,进行了负载重力参数标定,提取了外力/力矩分量;建立了基于外部作用力/力矩控制的装配体位姿柔顺随动算法,对算法的误差识别及控制方法进行了分析;搭建了机械臂辅助柔顺装配系统,在某卫星结构舱板装配、星上单机装配中进行了应用实验。研究结果表明:力/力矩控制范围下限达到10 N/2 Nm,与传统装配方法相比,该技术具有位姿调整柔顺、装配接触应力可控、负载重力承载/卸载精确、适用于狭窄空间等优势。

卫星总装过程异构数据物联集成技术研究

针对卫星总装过程中各类制造资源关联程度较低、信息不透明等问题,结合物联网技术的应用模式,研究了卫星总装过程异构数据物联集成技术,并设计开发了数据管理系统。采用基于物联网的数据采集技术,实现多源异构设备/系统/单元等数据的集成;构建了面向卫星总装过程异构数据管理模型,实现了数据的关联融合与分析应用;在此基础上,基于卫星总装过程物联网的体系架构,设计开发了卫星总装过程物联数据管理系统。该系统已成功应用于多个卫星型号研制中,应用效果良好。

卫星光学载荷真空定标技术研究进展

为了提高卫星定量化应用水平,需要进一步提高卫星光学载荷的定标精度。当前载荷定标依然以地面定标为主,为了缩小在轨与地面因环境因素引起的定标误差,需要模拟在轨真实环境进行定标试验。针对当前发展迅速的光学载荷真空定标技术,描述了国内外发展现状,阐明了真空定标专业的概念与分类,并结合真空定标技术的应用现状,分析了真空光谱定标和辐射定标的系统组成和技术难点,最后就未来我国真空定标技术的发展提出了建议与展望。

POSS改性卫星用白漆热控涂层的研究

用笼型倍半硅氧烷(POSS)改性剂制备了新型硅树脂粘结剂,并用该粘结剂与ZnO配制了热控白漆。测试表明,该树脂能够在50℃固化,固化物光学透过率达到89%,耐热稳定性优异。配制成的白漆热控涂层性能满足卫星用热控涂层使用标准,经真空紫外辐照试验21 600等效紫外太阳小时(EUVSH)后,太阳吸收比变化为0.05,半球发射率基本不变,表现出良好的耐辐照稳定性,可作为长寿命卫星的热控材料使用。

卫星轻量化发动机支架底盘激光增材制造技术研究

面向卫星结构轻量化的发展需求,以卫星发动机支架底盘为研究对象,针对卫星轻量化发动机支架底盘,重点开展了激光加工参数优化和成形工艺研究,完成了卫星发动机支架底盘的增材制造成形且通过了力学试验考核,从而验证了增材制造方式在实现卫星结构轻量化方面的优越性和可行性。

卫星设计数据工艺性审查系统研究

针对卫星总装阶段需要开展工艺性审查的设计数据内容复杂多样、审查数据专业和种类多并对审查意见有统计分析的要求等特点,提出了一种基于要素的卫星辅助设计工艺性审查系统,研究了工艺性审查要素与工艺性审查表柔性定制机制、工艺性审查表与会签流程的融合与应用机制、基于工艺会签意见统计分析机制等关键技术,并介绍了系统实现办法和主要功能。该系统已成功应用于多个卫星型号研制中,应用效果良好。

CFRP构件双机器人激光复合铣边技术研究

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)机器人铣边存在的效率低下、颤振及碳纤维粉尘污染严重等问题,提出双机器人激光复合铣边新方法。通过DELMIA有限元仿真软件实现了双机器人激光复合铣边轨迹规划,有效避免了双机碰撞。在此基础上开展了双机器人激光复合铣边与机器人铣边的对比实验。实验结果表明:相比于机器人铣边,激光复合铣边大幅降低铣削力,平均降幅为27.63%;铣边质量得到有效提升,铣边入口与表层损伤分别平均降低了38.45%与21.95%。

无色聚酰亚胺薄膜二次表面镜的光学特性研究

采用磁控溅射镀膜工艺,以无色透明聚酰亚胺(CPI)膜为基底,Ag和Al作为反射层,制备了CPI薄膜二次表面镜。使用Lambda 950分光光度计对二次表面镜的反射曲线进行分析,研究了在红外波段和可见光波段,CPI薄膜二次表面镜与聚全氟乙丙烯(F46)薄膜镀银二次表面镜、聚酰亚胺(PI)薄膜镀铝二次表面镜反射性能的差异。结果表明:在可见光波段,CPI薄膜镀银二次表面镜与F46镀银薄膜相当,反射率达95%以上;较传统PI镀铝薄膜,CPI镀铝薄膜反射率明显提升;在红外光波段,CPI薄膜反射性能不及F46薄膜,与传统PI薄膜相当;CPI薄膜镀银二次表面镜吸收发射比(α_(s)/ε)达0.19,与F46薄膜镀银二次表面镜的相近,而耐温性能优于F46薄膜镀银二次表面镜。

羲和卫星磁浮机构地面高精度分离测试研究

为满足“羲和”卫星在轨超高指向精度(优于5×10^(-4)(°))和超高姿态稳定度(5×10^(-4)(°)/s)要求,开展地面复杂环境下的磁浮机构高精度分离测试研究。分析地面测试的静态误差、动态误差和测量误差,以气浮系统变化、厂房环境和气浮平台精度为主要影响因素,试验验证了分析结果。提出了一种基于地面超静环境下的磁浮机构高精度分离测试方法,解决了传统测试方法难以满足卫星高精度分离测试的难题。

国外星座卫星的规模化制造能力浅析

近年来,全球低轨卫星星座加速组网,应用场景不断拓展,显示出极高的商业和军事价值,逐渐上升为国家战略,成为全球新一轮科技革命的主战场。特别是2020年以来,美国“星链”(Starlink)卫星呈现出高强密度部署态势,展现出极强的卫星规模化制造能力,引领了全世界卫星星座制造的发展。

基于模型和规则的卫星电缆网装配序列规划技术研究

针对卫星电缆装配序列规划不当会影响卫星整星装配质量和研制进度的问题,提出一种基于模型和规则的卫星电缆网装配序列规划技术,重点研究了电缆装配序列规划业务流程、电缆装配序列约束要素分析和约束要素提取流程、权重规则库构建与综合排序算法设计、智能显隐流程设计等内容,并设计了软件实现架构和主要功能,实现了基于模型和规则的电缆装配序列规划和辅助装配并达到一次装星成功的目标。

卫星OSR粘接质量可视化检测技术研究

采用基于锁相的红外热成像检测方法对OSR粘接界面缺陷进行无损检测,分析了红外锁相成像检测方法的检测原理,制作了含自然缺陷的试样,并进行红外热像检测方法的检测能力和成像规律研究。结果表明,基于红外锁相的热成像检测方法能够实现对OSR粘接界面内空洞类缺陷的有效检出,可检出的最小缺陷面积为Φ1.5mm当量,具有较高的检测灵敏度。

基于VR的卫星虚拟振动试验方法

该文基于虚拟现实(VR)技术开展卫星虚拟振动试验技术研究。针对动力学建模与仿真、数据分析与模型修正、卫星虚拟振动试验等,通过VR技术真实再现振动试验数据,反映卫星结构动态特性,完成物理参数识别与模型优化,实现了对卫星模型的优化和振动试验方案的改进,满足了卫星力学环境的试验技术要求。进行X、Y、Z 3个方向的虚拟振动试验,频率为5~100 Hz,加速度幅值为0.1 g。试验结果表明,虚拟振动试验与真实试验的结果吻合良好。

卫星数字样机多版本差异分析关键技术研究与应用

为满足卫星制造和装配过程对卫星设计三维数字样机的更改差异快速定位和分析的需求,解决“纸质更改单”在描述数字样机几何拓扑、参数和标注等方面的差异的不足,提出了一种基于三维模型自动分析不同版本数字样机差异的方法,该方法重点突破了基于基线的卫星装配数字样机版本固化、三维零件模型几何拓扑差异分析、三维装配数字化样机BOM差异分析等关键技术,并基于PDM系统和Creo软件二次开发实现及在卫星型号研制过程中开展应用。型号应用结果表明,该系统可以协助工艺设计人员快速辨析卫星设计数字样机更改版本的差异并作出相应的工艺更改判断。

19Cr-17 Ni-5Mn-4Mo奥氏体不锈钢焊缝金属超低温断裂韧性试验研究

为了解决托克马克核聚变装置D型线圈盒19Cr-17 Ni-5Mn-4Mo奥氏体不锈钢焊缝金属4.2 K超低温断裂韧性值偏低和不稳定的问题,通过使用不同的焊接线能量、焊道布置、道间温度和清洁度控制等条件下进行焊接试验,探索了这些焊接变数对焊缝金属超低温断裂韧性的影响规律;并采用金相分析、EBSD和断口电镜扫描等表征方法研究了微观组织与超低温断裂韧性内在关系,为优化焊接工艺提供了理论基础。研究结果表明:通过降低焊接线能量和层间温度来细化晶粒和减少析出相,及通过提高氩弧焊气保护质量、加强道间清理和优化焊道布置等措施来提高焊缝纯净度和均匀性等措施可以有效提高焊缝的低温断裂韧性。

激光辅助铣削AerMet100超高强度钢薄壁件变形与表面粗糙度研究

采用激光参数优化实验对AerMet100超高强度钢的激光辅助铣削进行激光参数优化,并进行激光辅助铣削AerMet100超高强度钢的温度单因素实验和正交试验,分析了适合AerMet100超高强度钢加工温度场及各铣削参数对薄壁工件变形、表面粗糙度的影响,采用极差分析的方法得到影响工件变形和表面粗糙度的铣削参量排序。从工件变形量和表面粗糙度两个方向进行参数优化,为激光辅助铣削Aermet100超高强度钢提供了指导。