空间可重复锁紧装置可靠性评估

为了对空间可重复锁紧装置在轨执行多次锁紧分离动作的任务可靠性进行评估,针对装置在轨受到航天器交会对接冲击和空间环境下性能退化综合作用的特点,建立了考虑冲击与退化相依竞争失效的可靠性评估模型。首先,以空间可重复锁紧装置的功能、结构及工作原理为出发点,结合在轨主要故障模式确定可靠性特征量。其次,同时考虑在轨承受极端冲击和累积冲击两种情况,构建冲击作用下的性能退化模型,并针对装置小子样、高可靠、长寿命特点,采用加速退化试验和贝叶斯方法进行模型参数估计。然后,基于冲击与退化过程的相依竞争失效理论,建立装置可靠性评估模型。最后,以某型号空间可重复锁紧装置为例,开展装置在轨冲击承载模拟试验及加速性能退化试验,同时融合相似产品历史试验数据,采用贝叶斯公式进行模型参数估计,得到装置可靠度函数曲线。研究结果表明,装置在轨运行25 a后仍能以0.973的高可靠度运行,评估结果符合工程实际;运用所提出的方法及模型,能够紧扣装置在轨任务工况,结合试验和研制数据综合进行可靠性评估,为在轨任务可靠性分析提供了有效的技术途径,为设计改进和使用策略制定提供了理论依据。

空间重复锁紧与分离装置容差性能分析与验证

空间重复锁紧与分离装置的容差能力是合作目标能否被捕获的关键指标,一定的容差能力能够抵消机械臂末端定位误差带来的合作目标位姿误差。根据某种在轨服务平台对空间合作目标的捕获方式,提出并设计了一种具有一定容差能力,并且在空间机械臂协助下能够完成对合作目标重复锁紧与分离的装置。本文建立了合作目标任意一点与重复锁紧与分离装置坐标系之间的D-H矩阵,完成了对球头关键点运动轨迹数学模型的建立。利用关键点投影方法对装置的容差性能进行分析,验证了装置设计的合理性。通过ADAMS仿真和样机试验相结合的方式对装置的容差性能进行验证,结果表明所设计的装置能够捕获和锁紧处于极限位姿下的合作目标,验证了装置的容差能力。

空间重复锁紧技术综述

重复锁紧技术是空间飞行器上的关键技术,用于实现飞行器可分离结构与固定结构之间的重复锁紧与分离。文章对各国在空间站、飞船和卫星等空间飞行器上所用到的重复锁紧技术进行了概述,详细阐述了机械式锁紧、记忆合金式锁紧、电磁式锁紧技术的研究进展,对比了不同锁紧方案的优劣;展望了不同重复锁紧技术在未来应用中的发展趋势和前景,为空间重复锁紧技术的选择及发展提供了参考。

航天器杆件死点特性结构锁设计与分析

针对天地往返航天器舱门需要重复开启与关闭的实际需求及传统火工分离装置只能单次解锁且伴随大冲击与振动的缺点,提出一种曲柄-摇杆四杆舱门重复锁紧机构。该机构基于平面四杆机构的死点区域来实现对舱门的可靠锁定,具有承载能力大、锁紧及解锁过程冲击微小、结构简单、重量轻及性能可靠等优点。为了更好地利用该机构的死点特性完成舱门的可靠锁紧,对机构的死点特性进行建模分析,给出使机构自锁的死点区域。对锁紧机构进行参数化建模,建立机构的参数化优化目标函数,利用MATLAB对进行机构优化设计并得到最优结构参数。仿真结果表明所提的锁紧机构可将舱门可靠地锁紧且经过优化后的锁紧机构所需的驱动力矩显著降低,具有较高的驱动效率。