星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验

针对微小卫星对星敏感器的特殊要求,结合星敏感器特殊的工作性能和环境,采用拓扑方法对星敏感器支撑结构进行多目标优化设计并进行有限元分析和试验。首先,对模态分析和随机振动响应的基本理论进行介绍,推导出多目标拓扑优化的表达公式;其次,以支撑结构的体积最小和星敏感器在支撑结构上的四个安装点RMS值最小为目标,以最低自振频率为约束,建立支撑结构的拓扑优化模型,利用Opti Struct软件对其进行拓扑优化设计;然后利用MSC.Patran&Nastran有限元分析软件对优化后的支撑结构进行模态分析和随机振动响应分析,得到基频为327 Hz,安装点RMS值的放大率最大为1.55;最后,对支撑结构进行振动试验,试验结果和有限元分析结果的相对误差最大为6.68%,二者吻合较好,该星敏感器支撑结构满足微小卫星对其性能指标的要求。

微点火单元电热过程分析

通过建立微型点火桥带在不同通过大小电流情况下的电热耦合模型,计算分析微型点火电桥带的工作过程,获得不同大小电流值条件下,加电开始到微型桥带表面达到装药点火温度的时间与电流大小的关系。加电到桥带熔断(到达铝熔点温度)所需的时间与电流的关系。结果表明,点火功率大于2 W,电流的改变对点火药的燃点时间和加热熔断时间影响不大,为集成点火阵列的点火电流选取、微推进阵列的一致性分析提供依据。

光学小卫星主载荷承力结构的多工况优化设计

为了降低光学小卫星相机次镜上的随机响应,提出了一种蜂窝夹层板结构的优化设计方法,对小卫星光学载荷的蜂窝安装板进行结构参数的优化设计。首先,以整星一阶频率不低于40 Hz为优化目标,对蜂窝芯子密度进行优化,根据三明治夹心理论,推导计算了蜂窝芯子等效力学参数。然后,以次镜的随机响应为优化目标,对蜂窝夹层板的碳纤维面板进行铺层优化设计,得到最优铺层顺序为[0/45/90/-45]S,总厚度为0.8 mm。根据以上计算得出蜂窝芯子及碳纤面板等效参数,对整星进行分析。最后,开展了整星振动试验,测量了整星模态和响应,对试验数据进行采集。结果表明:整星模态为42.2 Hz,次镜最大随机响应为11.1g,均在合理范围之内,满足了组件力学要求。

喷嘴切换时间对高温管道流动特性的影响研究

考虑碳氢燃料在高温高压下的分配受到燃料可压缩性带来的影响,提出了一个含有两路喷嘴的非稳态流量分配模型来计算分配比例。针对喷嘴切换时阀门自身有一个动态过程,建立了阀门开度控制数学模型来表征开度变化的动态过程。结合两个模型模拟了高温下喷嘴切换时间对流量分配时的管道动态特性带来的影响。计算结果表明:喷嘴切换会对系统压力、质量流量、油温等状态量产生扰动影响,扰动幅度与切换的时间间隔成正比;初步揭示了在流量分配过程中的喷嘴切换规律,为流量分配方案的设计提供依据。

高性能碳纤维在复合材料压力气瓶方面的应用研究

介绍了复合材料压力气瓶缠绕用高性能碳纤维制备工艺及其复丝性能、环形试样性能、单向板形试样性能以及容器性能的研究情况。综述了碳纤维缠绕复合材料压力气瓶在航天领域、航空领域以及民用领域的应用现状。结合国外发展状况对我国未来高性能碳纤维缠绕复合材料气瓶的发展趋势进行了分析。