太阳电池翼调姿后残余振动抑制的整形器设计

根据太阳电池翼的结构固有频率和模态阻尼参数,设计基于零位移算法的输入整形器,用于抑制太阳电池翼调姿后的残余振动。分别用太阳电池翼有限元模型的动力响应仿真和缩比模型试验测试,验证整形后的转角输入函数驱动太阳电池翼调姿能抑制残余振动,且具有较强的鲁棒性。

不同工况下空间太阳电池翼的在轨热分析

以空间飞行器太阳电池翼在轨运行期间的温度变化规律为对象,采用有限元软件I-DEASTMG建立电池翼的热性能分析模型,针对电池翼满负荷(100%发电)和半负荷(50%发电)2种工况进行在轨热流和温度场计算.计算中,将电池翼基板处理为正交各向异性材料,采用等效热阻法推导基板在不同方向的等效导热系数.结果表明,当飞行器在轨绕地球飞行第5个周期后,太阳电池翼温度场呈现出周期性变化特征;与满负荷工况相比,半负荷工况下电池翼表面温度的变化范围较大;电池翼从阳光区进入阴影区时,其厚度方向的瞬态温差及其随时间的变化率达到最大值,且在半负荷工况下,电池翼沿厚度方向的最大瞬态温差及其随时间的变化率均大于满负荷工况.

变工况空间太阳电池翼在轨热变形分析

以空间飞行器太阳电池翼在轨运行期间热变形和热应力变化规律为对象,采用有限元软件I-DEAS建立电池翼热变形分析模型,针对电池翼满负荷和半负荷(变工况)工作状态进行在轨热-结构耦合分析.计算中采用三明治夹心板理论将电池翼基板进行合理简化,得出电池翼等效力学参数.数值结果对比分析发现,电池翼厚度方向瞬态温差是导致电池翼发生热变形的主要原因,太阳电池翼在从阳光区转入阴影区时,电池翼温度变化最剧烈,厚度方向温差达到最大值,此时基板热变形量最大,半负荷(变工况)基板变形最大值明显大于满负荷基板变形最大值.

新型航天器刚性太阳电池翼基板的平面度品质控制

简介了新型航天器太阳电池翼基板的结构进行,分析了刚性基板制造过程中影响其平面度的主要因素,根据这些影响因素提出了相应的工艺措施,使刚性基板的平面度得到有效控制,为新型航天器成功的经受了多次的飞行试验考验奠定了基础。

光束法平差应用于太阳能电池翼的摄影测量

由于太阳能电池翼的大跨度,低刚度特点,加之太空中阻尼较弱,使得电池翼极易产生低频非线性的持续振动。传统的传感器测量振动的方法很难实现。因此设计了非接触的摄影测量方案,并提出了采用光束平差法来修正目标点位置坐标,并且在某些相机参数可能发生变化的情况下,采用光束平差的方法来修正相机的外参数,大大提高了本方案的鲁棒性能。最后采用数值仿真的方法验证了光束平差法修正相机外参数的可行性。

推力器羽流对太阳电池翼污染效应的分析及控制方法

在分析羽流污染预示和太阳翼输出功率衰减预示方法基础上,识别出了影响羽流对太阳翼污染效应的关键因素,提出了较为系统的羽流对太阳翼污染效应的分析和控制方案。经仿真验证,该方法可有效实现量化分析和控制推力器羽流对太阳翼的污染效应,可以为我国卫星、深空探测和载人航天领域航天器工程研制提供参考。

大型柔性太阳电池翼模态参数计算

采用有限元方法建立了空间站太阳电池翼模态参数计算模型。针对柔性太阳电池翼的结构特点,提出了其有限元建模的关键技术问题,建立了柔性基板、连接刚度、太阳电池片、主展开桁架的有限元分析模型,并给出了某型号柔性太阳电池翼模态参数计算的数值结果。

空间站大柔性太阳电池翼驱动装置的滑模伺服控制

针对空间站大柔性太阳电池翼高稳定对日跟踪驱动控制问题,提出了一种带运动规划和振动抑制的非线性快速终端滑模伺服控制方案。推导了太阳电池翼驱动状态方程、永磁同步电机动力学模型,同时考虑驱动装置传动间隙、静/动摩擦力矩切换等非线性传动特性,在动力学建模基础上设计高次样条运动规划、位置环积分分离调节器、速度环快速终端滑模变结构调节器的组合控制系统。通过对太阳电池翼对日跟踪过程的仿真校验,表明设计的控制方案可实现大惯量、超低频太阳电池翼较高的驱动速度稳定度和较好的跟踪精度。

空间站柔性太阳电池翼对日跟踪控制

空间站柔性太阳电池翼高稳定对日跟踪驱动控制,对于保障空间站长期在轨能源安全和平稳运行具有重要意义。在推导柔性太阳电池翼动力学模型、柔性体模态分析和截断、Alpha对日定向装置机电系统模型、非线性传动系统模型的基础上,对空间站柔性太阳电池翼对日跟踪控制系统进行设计。采用Heaviside五次样条变速规划、位置和速度两级闭环、速度环陷阱滤波器柔性振动抑制的组合方案,实现空间站柔性太阳电池翼高稳定驱动控制。通过对典型工况的仿真校核,验证所设计的控制方案可实现跟踪精度优于0.3°、速度偏差±0.005(°)/s、稳定度优于7%@0.065(°)/s的性能指标。同时,Alpha对日定向装置的启动和变速过程中驱动力矩不大于30N·m,稳速运行期间驱动力矩不大于5N·m。各项性能指标要好于国际空间站Alpha对日定向装置,满足使用要求。

铰链副对展开太阳电池翼结构特性的影响分析

对太阳能电池翼结构的铰链副及其对整个电池翼结构特性的影响进行了对比分析,同时给出了几种新设计的铰链副形式。该分析也为同类铰链副结构的设计提供了参考。

空间站柔性太阳电池翼模态分析及基频优化

空间站柔性太阳电池翼机构环节多,展开长度长,具有低频、频率密集、静态变形大等特点。以我国空间站柔性太阳电池翼为对象,建立电池翼有限元模型,通过在张紧机构上施加温度应力实现柔性阵面张紧力模拟,采用线性初值加非线性迭代修正两步法获取满足张力设计要求的温度变化。同时基于非线性静力分析获取的柔性阵面张紧状态刚度矩阵,开展柔性电池翼模态分析,并给出张紧力及伸展机构屈曲载荷与整翼基频的关系。

柔性特征的太阳电池翼在轨载荷分析

建立太阳电池翼地面模态试验修正后的较为精确的动力学模型,以此作为太阳电池翼的柔性特征提出基于混合坐标法的太阳电池翼在轨载荷分析方法,计算了航天器在轨机动、舱段分离、交会对接等典型工况下太阳电池翼的载荷变化情况,分析了不同工况下载荷与太阳电池翼动力学性能的相互关系,提出太阳电池翼为应对不同飞行工况应处于何种转角状态的结构设计建议。最后依据最大载荷工况开展了相关试验验证,试验结果表明本文的研究方法有效合理,可推广应用于其它型号太阳电池翼的在轨载荷设计。

用地面模拟试验识别卫星太阳电池翼伸展运动的各种阻尼参数

本文利用Lagnrange方程建立了卫星太阳电池翼伸展运动的数学模型.这是一个包含摩擦阻尼、结构阻尼和空气阻尼参数的非线性微分方程组.在用气垫消除了重力影响但存在空气阻尼的地面环境中,对实尺太阳电池翼模型进行了伸展运动的模拟试验并用频闪摄影技术记录了运动的时间历程.再利用最小p乘优化方法识别出该系统的各个阻尼参数.通过对系统运动方程进行数值积分求得的太阳电池翼的伸展运动历程与实测值相当吻合.取空气阻尼等于零,得出了太阳电池翼在无空气阻尼的太空中的伸展运动规律.

天宫二号空间实验室半刚性太阳电池翼延寿技术研究

因半刚性太阳电池翼地面贮存设计寿命为3~5年,针对天宫二号空间实验室推迟发射后面临的半刚性太阳电池翼延寿问题,对其延寿技术进行了研究。分析了太阳电池翼地面贮存中环境、电池电路、基板结构、碳纤维材料、玻璃纤维浸渍有机硅树脂材料,以及胶粘剂与其它材料等主要因素的影响。采取了太阳翼在高纯度氮气包装箱中贮存、包装箱置于温湿度控制的环境中、缩短太阳翼在包装箱外装配与测试时间,以及对电池模块进行100%裂片检查等措施。策划了组件级和整机级的延寿可靠性增长试验项目,并进行了可靠性增长试验验证。分析结果表明:在经历了6年多的地面存储后,太阳电池翼各项检查和测试结果均合格,可满足发射任务的要求,措施有效。研究为后续其它航天器半刚性太阳翼产品经历长期贮存的延寿提供了技术支撑。

空间站柔性电池翼在轨载荷计算及分析

为了保证空间站正常运行所需要的大量能源及发射入轨时的较小重量代价,我国空间站采用大面积柔性电池翼的设计方案.大柔性电池翼因其结构复杂且频率极低,在轨运行时又要承受多次大机动过程产生的载荷,各承力组件的强度校核和参数设计成为影响整个空间站任务成败的重要环节.本文从工程应用角度出发建立了空间站柔性电池翼的线性简化模型,计算并分析了柔性电池翼在轨大机动过程中各关键组件的载荷,计算结果可对大柔性电池翼的强度校核和减重设计起到一定指导作用.

太阳电池翼的高精度质量特性测试方法研究

航天器的质量特性(包括质量和质心等)是影响航天器在轨运行的重要参数。为了解决太阳电池翼传统质量特性测试方法中存在的测量精度低、测量效率低、测量手段落后的问题,设计了一种高精度、高效、自动化的太阳电池翼质量特性测试方法。通过姿态调整装置对太阳电池翼进行倾斜姿态调整,并采用多次测量值取算数平均的方法,测得太阳电池翼的质量和质心。姿态调整装置可匹配太阳电池翼多种接口形式,实现多平台太阳电池翼俯仰姿态(0°~60°)的调整,并结合所提方法的集成软件算法,实现太阳电池翼质量、质心的自动求解。最后通过实验验证了所提方法的可行性。结果表明所提方法的质量测量精度高于0.01%G(满量程)+0.1kg,质心测量精度高于0.5 mm,测量时间从原先的8 h缩短至40 min,在满足测量精度的基础上,提高了太阳电池翼质量特性的测试效率,大大节省了人力成本,为后续航天器太阳电池翼生产线量产奠定了基础。

空间实验室低轨高压长寿命半刚性太阳电池翼技术研究

介绍了国内首次使用的半刚性太阳电池翼的任务与技术指标和产品组成。给出了编织用玻璃纤维纱线制备、柔性玻璃纤维编织、半刚性基板组合工艺和低轨空间环境适应性等关键技术。阐述了研制中进行的运动学和动力学、模态、热、在轨载荷、强度等仿真分析,以及噪声、振动、高低温展开、模态和其他试验。

基于QFD和FMEA的空间站太阳电池翼产品研制及管理方法应用

以空间站太阳电池翼为应用对象,以产品设计质量有效管控为目标,利用质量功能展开(Quality Function Deployment,QFD)的正向设计将顾客需求转化为功能分解、硬件分解、指标分解、系统详细设计、部组件详细设计和零部件关重特性,并通过PDCA(策划—实施—检查—处置)迭代优化,寻求工程最优解决方案。同时,利用故障模式及影响分析(Failure Modes Effects Analysis,FMEA)的逆向分析,识别产品关键特性、技术风险、单点/不可测等薄弱环节,加强裕度和冗余等可靠性设计,并指导全流程质量控制措施的制定。通过正逆向协同设计分析方法,实现设计方案的工程最优化,实现面向产品全生命周期的设计质量源头控制,不断提高产品的可靠性。

萤火一号火星探测器太阳电池翼深低温展开技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器太阳电池翼深低温展开技术进行了研究。给出了采用轻量化、小型化、深低温适应性设计的机构,结构材料、整翼低温可靠展开等设计结果。相关试验结果表明实现了机构运动可靠、适应深低温环境、质量轻和尺寸小,各项性能指标满足要求。

神舟七号载人航天飞行起飞——展开太阳电池翼

“源源动力”成就“神七”飞天梦——十八所太阳电池助“神七”飞行圆满成功2008年9月28日傍晚，神舟七号飞船返回舱载着翟志刚、刘伯明、景海鹏3位航天员在内蒙古草原的秋阳中稳稳落地。神舟七号把“中国制造”的曼妙身姿，留在了浩瀚的太空，把中国人的足迹留在了太空!中国骄傲地向世界宣示：中国人在航天领域成功实现了航天员出舱行走，五星红旗第一次在外太空飘扬起来。