空间充气膨胀展开结构的可控刚化技术

刚化技术是空间充气膨胀展开结构的一项关键技术。Adherent Technologies有限公司的技术人员首次提出了"可控刚化"(Rigidization On Command-ROC)技术概念,利用此技术ILC Dover公司制造了空间充气膨胀展开结构的示范支撑管件。和传统的刚化技术相比可控刚化技术有许多优点,此技术可控、清洁,适用于空间的特殊环境。作者对空间充气膨胀展开结构刚化技术、可控刚化技术、可控刚化技术所用材料和紫外光(UV)固化复合材料进行了简单介绍。可控刚化技术可靠性高,固化后复合材料的机械性能好,为空间充气可膨胀展开结构提供一种急需的刚化技术,能满足充气膨胀展开结构多项任务的需要。

空间充气展开结构动态分析研究进展

空间充气展开结构是一种以薄膜材料为主构建而成的新型结构,可用于构建大型的天线、太阳能集中器、太阳帆等空间结构,为空间结构的大型化提供了一条有效的解决途径．其动态特性是充气展开结构设计过程中必须考虑的问题,动态分析测试技术一直是充气展开结构研究过程中的关键问题,由于充气展开结构在材料、结构形式及工作环境等方面的特殊性,使得其动态分析和测试技术出现了很多新的问题．目前充气展开结构动态分析的研究方法主要集中在两个方面:实验研究和数值模拟．实验研究主要是针对充气薄膜结构的特点,由接触式的测试手段向非接触式的测试手段发展,但实验研究在真空和微重力环境的模拟上面临着很大的问题．数值模拟研究可以有效的模拟结构在真空和微重力环境下的动态行为,并可分析重力、空气和褶皱等因素对结构振动特性的耦合影响．本文综述了空间充气展开结构动态分析的实验研究和数值研究的发展和现状,并讨论了其中存在的问题,在此基础上指出了该项研究的发展趋势．

空间充气展开结构用刚化材料和刚化技术的研究现状

刚化技术和刚化材料是空间充气展开结构的一项关键技术。根据其基本材料,刚化材料可被分成几类:热固性复合材料;热塑性(和轻度交联热固性)复合材料;铝/聚合物层合板。本文介绍了这几种材料的典型刚化技术,分别介绍了刚化体系的特点、研究现状以及该刚化技术相应的优势与局限性。

空间充气展开结构的材料成型固化技术综述

空间充气展开结构的体积小,质量轻,可用于构建大型空间结构,在航天领域具有广阔的应用前景。空间充气展开结构需要采用柔性材料,通过充气展开成型固化使柔性材料具有足够的强度和刚度。成型固化是研制空间充气展开结构的关键技术之一,文章介绍了四种成型固化技术:铝/聚合物薄膜成型固化技术、热成型固化技术、热塑性/形状记忆成型固化技术和紫外线成型固化技术。通过分析,认为在目前条件下铝/聚合物薄膜成型固化技术更接近于空间充气展开结构的实际应用。

空间薄膜结构充气展开研究

空间薄膜结构可以通过气体驱动其展开,与传统的机械展开方式相比,其展开机构较为简单、发射成本低、且折叠体积小,可以应用在空间柔性结构的展开、废弃卫星的离轨等多领域中。针对空间薄膜结构充气展开方式,在高级有限元前后处理软件(LS⁃PREPOST)中建立模型并设定4种工况,选定一种工况为标准充气情况,而后将模型输出的K文件导入LS⁃DYNA求解器中,通过改变充气速率、温度和压强来对结构的动力学特性进行仿真分析,可以得到当改变充入气体的温度为750 K时,展开过程较平稳,展开效果良好,更适于工程实际应用。

空间充气展开结构二级相变硬化技术研究现状

空间充气展开结构二级相转变硬化技术是应用于大型空间充气展开结构的一项技术。本文介绍了此技术的机理和应用优势,综述国内外研究机构在树脂基体材料、增强材料的研究和该技术应用等方面的最新研究成果。

新型空间充气展开结构在轨试验成功——北京空间机电研究所携手高校优势互补实现科研实力“1+1>2”

近日，搭载在我国新技术试验-1卫星上的充气式重力梯度杆成功完成了在轨充气展开和成像试验，这是我国首次在轨开展的空间充气展开结构技术试验，标志着我国充气展开空间结构具备了初步工程化的能力。

热成型固化材料在空间充气展开结构中的应用分析

空间充气展开结构具有发射体积小,质量轻等优点,在航天领域具有广阔的应用前景。热成型固化材料是空间充气展开结构所用柔性材料的关键组成,但其研究成果基本处于地面原理样机阶段,距工程应用尚有差距。基于某空间型号研制的5 m长空间充气展开结构实施经验,总结了热固化材料在工程化应用过程中面临的空间环境适应性、热量控制、实施工艺及力学性能变化等问题,并提出了若干解决思路和措施,为热成型固化材料在空间充气展开结构的工程化应用提供了参考。

基于CV法的空间薄膜充气管的展开速度分析

为了有效控制充气薄膜结构模拟过程中的展开速度,本文首先从CV法(控制体积法)的基本理论入手,通过改变材料和结构的相关参数,对模型的设置进行了改进,以研究影响充气结构展开速度的因素;其次将两种不同充气速率对充气管展开速度影响的模拟结果与实验结果进行了对比,发现数值结果与实验结果趋势基本相同,从而验证了CV法的可行性;最后研究了材料参数、充气温度、排气面积等参数对充气管展开速度的影响。研究发现:充气速率越大,充气管的展开速度越大;材料的弹性模量影响较小;质量密度越大、温度越低、排气孔的面积越大,则充气管的展开速度越低。因此,从充气结构的材料本身和结构模型考虑,选用高密度材料、采用较低的充气温度、加大气囊的排气面积均能有效降低充气结构的展开速度,从而为充气结构的设计和应用提供参考。

充气展开式新型空间回收技术展望

文章介绍了可充气展开技术的概念及其发展情况 ,对基于此技术回收系统的设计进行了探讨 ,提出了在新型热防护材料基础上 ,将充气展开技术和展开控制等方法相结合 ,应用到回收系统中去的新思路 ,并就未来 10到 2 0年间充气展开技术在回收技术中的应用予以展望。

空间充气薄膜衍射成像结构的热力耦合分析

随着空间光学技术的发展,衍射成像系统成为空间光学领域的研究热点。提出了一种充气薄膜衍射成像结构设计方案,针对其在空间热载荷作用下的热力耦合效应开展研究。建立了充气薄膜衍射成像结构的热力耦合顺序分析框架,基于I-DEAS和ANSYS软件二次开发技术,实现了热力耦合数值分析,得到了结构在轨运行时的瞬态温度场、热应力、热变形等。分析结果表明,充气支撑结构产生了较大热变形,但最大热应力远小于聚酰亚胺薄膜材料的抗拉强度,而镜面中心处没有出现较大的热变形响应,为充气薄膜衍射成像结构的防热设计提供了技术支持。

空间充气杆件及挂帆展开过程分析

空间充气结构具有折叠体积重量轻,展开结构可自由灵活设计的优势,尤其适合在空间可展开结构中应用。但是鉴于空间任务的高可靠性要求和空间发射的高成本现实,空间可展开结构的展开流程可靠性成为近年来的需对空间工程应用的研究重点之一。为了保证空间充气结构展开过程的可靠性,在研制的初期设计阶段和后期的原理样机试制阶段都需要有可靠的仿真计算能力支撑整个研制过程。首先介绍空间充气杆件及杆件与挂帆组合展开过程的数值仿真分析研究,通过单充气杆仿真计算对充气杆件的折叠方式进行了分析选择,通过杆件与挂帆组合展开过程仿真计算初步验证了展开结构设计的合理性和展开过程的可靠性。

屏间充气展开式多屏防护结构及其防护性能分析

为提高航天器空间碎片防护结构的防护性能,减小其发射体积,提出了一种可折叠发射的屏间充气展开式多屏防护结构,通过充气展开支撑管在轨充气展开,成型为多屏大间距防护结构。分析了展开式多屏防护结构的空间碎片防护性能,得到了屏间距对多屏结构防护性能的影响规律。结果表明:在相同面密度下,展开式多屏防护结构的防护性能显著优于单屏防护结构,且其防护性能随屏间距的增大而提高。

新型充气展开遮光罩设计方案研究和仿真分析

设计一种充气展开遮光罩结构,实现径向和轴向依次展开。提出遮光罩的结构方案、折叠方式和结构中各组件合适的材料,使得结构展开状态和折叠状态分别能够达到一定的尺寸要求。文章还对充气展开遮光罩进行静力分析和展开过程仿真,仿真分析结果表明,遮光罩能够顺利展开,遮光罩壁保持理想的工作表面。

充气天线结构技术概述

简要介绍了充气式可展开空间天线 (以下简称充气天线 )结构的关键技术 。

柔性多层冲击空间碎片防护结构设计与试验

充气展开密封结构是未来空间站以及大型空间居住舱的理想构建形式,其外蒙皮由气密层、增强层、微流星体和空间碎片防护层、辐射保护层以及热控层组成。为了既满足对空间碎片的防护,又满足折叠、收纳以及展开的要求,空间碎片防护层需要采用多层冲击防护结构设计。基于多层冲击防护结构,采用国产的玄武岩纤维材料和芳纶织物的特性参数,根据弹道极限方程设定了柔性空间碎片防护层的设计参数,并通过高速撞击试验对根据设计参数生产的试验件进行了试验验证,试验结果与柔性多层冲击防护结构的弹道极限方程吻合较好。

充气式天线抛物反射面展开的ABAQUS模拟

使用有限元方法研究空间充气式天线的抛物反射面的展开过程,并通过CATIA软件建立抛物反射面、支撑外环和拉杆的几何模型,再使用ABAQUS/CAE生成网格。利用ABAQUS软件中基于面的流体建模方法,修改inp文件建立有限元模型。模拟结果显示,网格的尺寸对展开结果影响明显。并分析了抛物反射面的展开过程、充气速率和充气量对展开结果的影响。

空间充气硬化管成型工艺研究

充气硬化管是一种最基本的空间可展开结构,本文以7 m长的充气硬化管为研究对象,分析充气硬化管的结构特点和技术要求,通过对管壁材料、胶接方案、胶接工装、胶粘剂等成型工艺中的主要影响因素分别进行研究,摸索出一整套充气硬化管成型工艺路线,并且制造出实物样件,其性能满足结构设计要求。

矩形薄膜和充气管的屈曲及后屈曲行为分析

对矩形薄膜及充气管的屈曲及后屈曲过程进行了分析。首先基于矩形薄膜褶皱区域的应力平衡关系,得到了矩形剪切薄膜褶皱的波长及幅度的表达式,并考虑了微小的初始张力的作用。基于稳定性理论建立了薄膜褶皱的数值分析方法,通过实验的方法对分析结果进行了验证。分析表明矩形剪切薄膜的屈曲过程是分枝点平衡问题。对于充气管的分析是基于张力场理论建立了其扭转临界扭矩的表达式,并与数值分析的结果进行了对比分析,分析表明充气管的屈曲过程是极值点平衡问题。通过对比分析,两种结构形式的分析结果与数值分析的结果基本符合。建立的分析方法能够有效地进行薄膜结构的屈曲及后屈曲过程的分析。

星载雷达结构设计中关键技术及其解决途径分析

本文讨论星载雷达结构设计中主要关键技术问题,作了分析并提出解决的措施。