深空大载荷航天器软着陆气囊制造技术

结合火星全向软着陆气囊构型及高强度性能要求,研究了深空大载荷航天器软着陆气囊制造技术。以涂覆Vectran囊体材料,运用缝纫、热合等制造工艺分别设计了不同的搭接面结构,通过缝纫和热合的工艺控制过程对9种结构搭接面的力学性能、气密性能开展测试,结果表明:组合式叠缝(20 mm)搭接面构型最优,强度效率高达85.9%。将该搭接面结构应用于深空大载荷飞船软着陆气囊,通过飞船投放回收着陆试验,结果表明:试验效果良好,试验中模型着陆稳定,无侧翻及明显反弹;试验后检查气囊和模型均结构完好,没有出现破损现象,验证了该搭接面构型用于深空大载荷航天器软着陆气囊制造的可行性。

基于气囊结构的腱驱灵巧手

提出了一种基于气囊结构的腱驱灵巧手,具有驱动简单、质量轻、柔性等优点。介绍了灵巧手腱绳驱动的手指结构和气囊驱动的根关节结构;建立了灵巧手指的运动学模型并求得运动空间,推导了指尖的运动学模型;分析了增加气囊驱动结构后手指的侧摆力、侧摆力矩和侧摆角度,进行了三维运动仿真;搭建实验平台,对灵巧手进行了性能测试,通过各类物体的抓取实验,验证了研制的基于气囊结构的腱驱动灵巧手设计的有效性。

临近空间飞艇蒙皮三维形变多芯光纤重构技术

为解决临近空间飞艇气囊形态实时监测问题,提出了基于温度自解耦多芯光纤传感器的气囊蒙皮三维形变重构方法。根据飞艇气囊三维形态特征,设计了多芯光纤传感器布局和布设方式。将多芯光纤传感结构与Frenet-Serret方程相结合,建立了具备温度自解耦功能的蒙皮三维形变重构算法。以飞艇气囊柔性复合蒙皮为试验对象,设计并集成建立了蒙皮三维形变多芯光纤重构试验系统。试验分析了温度变化环境下多芯光纤传感器三维形变重构精度以及不同弯曲度下蒙皮三维形变型面重构精度,验证了所提方法的有效性。研究结果表明:利用多芯光纤传感器和温度自解耦方法能够在大变温环境下准确重构气囊蒙皮形变,蒙皮三维型面重构误差平均值小于1.5%,所提方法在临近空间飞艇气囊形态实时监测领域具有应用前景。

驾驶员气囊撕裂线外观改善研究

为提升驾驶员气囊产品的外观质量,文章运用大量质量管理工具,从产品设计到制造过程,围绕核心影响因素解决撕裂线外观缺陷问题,重点阐述了门盖、气袋的设计理念及制造经验,总结了多种解决思路及方案,为推动主气囊产品轻量化奠定了技术基础。

新一代载人飞船返回舱着陆缓冲过程仿真研究

为了研究新一代载人飞船返回舱采用的组合式气囊的缓冲特性,文章采用控制体积法建立组合式气囊系统的有限元模型,运用显式有限元方法模拟返回舱着陆缓冲过程,通过返回舱–气囊系统跌落试验结果与仿真计算结果的对比,验证该有限元模型的可信性。结果表明,文章采用的方法可以有效模拟返回舱–气囊系统的缓冲过程,组合式气囊能够对返回舱起到较好的缓冲作用,有效降低了返回舱硬着陆的可能性。研究结果可为新型缓冲气囊系统的设计和改进优化提供理论及技术参考。