一种用于纳型卫星在轨分离释放装置的设计

针对纳型卫星分离载荷的在轨分离释放需求,给出弹簧式分离释放装置的设计方案,解决国际上的商用现货产品不适用于这种非标准质量体积比的纳型卫星的问题.设计的分离释放装置能承载体积6 U(1 Unit即1 dm3体积),质量10 kg的分离载荷.由设计要求出发,给出包括中心承力构架、分离释放机构和对接环的方案,进行结构模态分析和过载分析.最后给出两两对称分离的在轨分离释放过程.结构设计结果表明该方案能满足一般的运载发射要求.该设计为任务的实施提供了有效可行的解决方案.

有效载荷分离释放弹簧的设计与计算

在弹簧作为航天任务中有效载荷的推进装置的优化设计中,为保证载荷的释放速度以及弹簧质量最轻,结合几何约束、可靠性与稳定性的要求,建立非线性约束优化模型,将Matlab求得的理论解带入商业软件Adams进行仿真运算,得到理论速度与仿真速度的拟合关系。利用拟合关系和用Matlab优化工具箱即可求得满足仿真分离速度的弹簧设计参数。利用上述方法对分离推力弹簧进行设计与计算,并利用虚拟样机技术进行验证,减少了弹簧设计重复试算的过程,弹簧质量缩减率在30%以上,满足释放速度要求,得到满意的优化设计结果。

探空火箭载荷气动式分离释放装置设计

为了实现高敏捷、高精度探空火箭箭头平台的分布式探测功能,设计了载荷气动式分离释放装置。对该装置的模块化便捷式装配、高可靠夹紧与高精度分离兼容性设计、大范围推力连续覆盖等进行了研究。首先,将箭头平台总体任务需求分解为夹紧固定、可靠释放等设计输入,完成具有锥形高精分离、尺寸微调、非均等接触等特点的装置总体设计方案。接着,以现有工业元件冲击薄形气缸货架产品为主,进行满足功能性低成本选型优化设计。然后,针对装置总体设计方案,对串联式薄形气缸驱动分离释放装置进行地面原理样机功能性验证试验。最后,通过对装置运动学模型数值仿真模拟,得出满足分离精度的工程实际装配误差参考数值5 mm。结果表明该装置可在实际气压作用下正常分离释放,且具备优于0.05°的分离释放精度。基本满足箭头平台载荷高精度空间分布式探测需求,且分离精度可依实际再行提高。

多刚体系统分离策略及释放动力学研究

紧密连接的多刚体系统可在脱离运载航天器后在轨自主分离,无需多次利用航天器发射装置或在航天器中安装多个发射装置进行分离释放,从而有效提高运载航天器空间利用率,简化分离释放操作和降低碰撞风险.本文针对多刚体系统的在轨分离释放问题,研究在轨分离策略及释放过程动力学.首先,考虑刚体相对运动及姿态变化,基于虚功原理及自然坐标方法建立单个刚体的动力学模型.考虑多刚体系统在轨分离释放阶段的轨道运动和连接约束变化,计入分离时刚体间的相互作用,利用拉格朗日乘子法获得含连接约束的非线性动力学模型.考虑到实际工程应用,在多刚体系统分离释放阶段,通过安装在刚体间每个接触表面4个角上的弹射装置实现自主分离.其次,为保证分离过程中刚体之间无碰撞发生,规划了多刚体系统的分离时序,并基于不同弹射方向及分离顺序设计了两种分离释放方案.最后,通过算例研究分析了在轨分离释放过程中刚体的非线性动力学行为,验证了分离释放方案的有效性.

在轨释放、分离载荷动力学仿真研究

某些航天器需要在飞行过程中释放、分离载荷,由此涉及的动力学问题,关系到航天器平台与载荷的控制。文章主要对此类航天器的多体动力学问题进行研究,基于机械系统动力学仿真分析(ADAMS)软件平台建立了包括航天器平台、载荷和两类分离机构等在内的仿真模型,通过对三种在轨释放、分离载荷方案的分离过程动力学仿真结果对比分析以及参数化仿真分析,为载荷释放、分离方案设计提供参考。

微纳卫星释放分离参数的测试方法

采用自由落体的试验方法,在地面模拟卫星在轨释放过程,测试某微纳卫星在轨释放速度、姿态以及对卫星星上设备的冲击,卫星的释放速度通过高速摄影的测量方法,卫星的释放姿态和星上设备的冲击响应通过集成在试验卫星上的测试系统测量。该试验方法可以一次测量出卫星的释放姿态、释放速度以及释放分离对卫星星上设备的冲击响应。

嫦娥三号巡视器-着陆器释放分离过程关键力学问题分析

针对嫦娥三号探测器两器释放分离过程几个关键力学问题,给出两器释放分离过程的主要风险点与影响参数,应用ADAMS建立两器释放分离全过程仿真模型,开展了全过程动力学仿真与相关试验。分析得到可适应安全释放分离要求的着陆器最大着陆姿态边界与关键性能参数,为两器释放分离提供了理论支撑与依据。

贮气弹射机构发射过程建模及其影响因素分析

为保证有效载荷内部结构及设备在弹射过程中不被损坏且分离速度和姿态可控,需要严格控制弹射过程的速度和指向。介绍了一种导向筒导向的弹射机构,对其弹射过程进行了计算和试验验证,并对贮箱容积、温度及贮箱压力等指标对弹射速度的影响进行了分析,启动压力和贮箱容积对弹射速度影响最大,能量损失对速度影响较小,从而给出了调整弹射速度的主要方式。

嫦娥三号着陆器释放与转移巡视器技术

嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成,顺利实现了月面两器分离释放,圆满完成了预定的科学和工程探测任务.作为着陆器释放分离巡视器的关键设备,转移机构按照预定的飞行程序,圆满完成了各阶段的动作,顺利完成着陆器释放与转移巡视器的任务.本文从探测器系统任务特点出发,对转移机构构型特点、系统设计及试验验证情况进行了介绍.