复合材料包装箱结构轻量化设计仿真技术研究

目的针对复合材料结构包装箱进行轻量化设计,使其在内压及堆码工况下,结构强度能够满足使用要求。方法针对局部非主承力位置进行改进,利用ABAQUS软件对包装箱的内压和堆码工况进行数值仿真分析,其中载荷工况安全系数均为1.5。结果包装箱理论质量减少了64 kg,减少比例约为5.4%。最大载荷应力为344 MPa,变形量为4.69 mm,均满足使用要求。结论包装箱结构轻量化后,在内压工况下各结构应力水平均有小幅上升,在堆码工况下各结构应力水平无明显变化,综上均处于安全范围,不会导致结构破坏。优化后的产品,实现了轻量化效果,理论证明结构改进安全可靠。可为国内类似复合材料包装箱轻量化结构改进提供数据支撑。

高稳频微弱激光量子源测量标定技术研究

激光雷达探测系统需求稳定的单光子源作为定标光源,通过输出波长及功率可量化溯源的微弱光量子信号,对探测系统的探测不确定度进行分析,并对接收与探测系统性能进行评估。针对这一需求设计并研制一种输出激光波长稳定、输出平均光子数从10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级的可调谐高稳频微弱激光量子源,并开展了相关测量标定工作。输出的微弱信号光波长稳定在532.269 nm处,功率覆盖79.3 nW至0.34 fW,平均光子数覆盖10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级,在10~5 s^(-1)量级的稳定度优于0.6%,能够满足激光雷达系统探测不确定度分析与性能评估等方面的应用需求。

提升元器件结构分析项目实施效率和质量的方法研究

随着国产元器件在航天、军事领域的加快应用,如何高效高质量地验证国产元器件可靠性的重要性尤显突出。结构分析是一种可用于评估制造商和确定元器件内部是否存在潜在失效机制的可靠性分析方法,作为验证器件可靠性的重要技术,近年来其逐渐在航天、军事工程中得以应用。结构分析作为新项目开展时,项目实施的效率和质量成为关注点。高效高质量地开展结构分析是项目成功开展的关键点。为了提升元器件结构分析项目实施效率和质量,从优化结构分析实施流程和如何获取结构分析判据等角度开展了研究。

金属陶瓷密封型光电耦合器结构分析研究

金属陶瓷密封型光电耦合器是航天产品广泛使用的元器件。针对其质量评价,现有的标准主要集中于电路和器件工艺。但是,只依据国军标通过鉴定和质量一致性等可靠性试验无法全面有效地保证其应用可靠性。结构分析通过分析元器件的结构、材料、设计工艺等,对其是否满足评价要求及相关应用要求能力做出早期判断,是元器件高可靠应用质量保证的重要手段之一。对航天用金属陶瓷密封型光电耦合器的结构分析方法进行了研究,并给出了其结构单元分解、结构要素识别和结构判别评价方法,为类似结构、工艺器件的结构分析提供了一定的参考。

不同树脂前驱体配比对无机酚醛气凝胶隔热复合材料性能的影响研究

以酚醛树脂溶液为前驱体、石英针刺预制体为增强体,采用RTM(Resin transfer molding)复合浸渍成型的方法制备得到具有纳米多孔结构的酚醛气凝胶/石英纤维复合材料。调整酚醛树脂前驱体的酚醛树脂、二氧化硅含量和固化剂含量,对制备得到的酚醛气凝胶/石英纤维复合材料的性能进行对比分析。研究表明:随着酚醛树脂固含量的提高,复合材料的收缩率明显提高,压缩变形量则先降低后略有增大,导热系数先减小后增大,密度逐渐增大;随着固化剂含量的增大,复合材料的收缩率明显增大,压缩变形量明显降低,密度略有提高,导热系数则呈现先减小后增大的趋势;随着二氧化硅含量的增大,复合材料的收缩率和压缩变形量变化不明显,导热系数和密度均略有提高;溶胶前驱体黏度逐渐增大,复合材料的残重率也有所提高。通过调控酚醛树脂前驱体比例,能够改变材料的收缩、力学、隔热、密度等性能,以满足不同的热防护应用需求。

新型树脂基热防护结构的制备及性能研究

针对飞行器热防护结构材料的低成本轻质化需求,设计了一种新型的承载防热一体化树脂基热防护结构,通过防隔热材料筛选及粘接工艺优化,成功制备了一种以耐高温聚酰亚胺复合材料为外防热层,气凝胶纤维毡为隔热芯,环氧树脂复合材料为承载层的热防护结构。对该结构的力学性能和防隔热性能进行了测试和评价,并考察了隔热层厚度对结构防热性能的影响。结果表明:树脂基热防护结构具有较好的力学承载性能和抗失稳性能,可满足结构的强度使用要求;在长时间的石英灯热测试中,试样整体结构保持完好,并且隔热性能随着气凝胶隔热层厚度的增加而提高,在隔热层厚度为13 mm时,500℃、1500 s后的背温降至100℃左右,表现出优异的防隔热性能。

钛合金电辅助塑性成形技术研究进展

对钛合金电辅助塑性成形工艺研究进展进行了综述,包括电辅助弯曲、电辅助镦粗和电辅助拉拔等。介绍了近期开发的TC4钛合金环段电辅助拉深成形工艺,在1500A大电流(电流密度5.5A/mm^(2))和1.5V低电压作用下,在1min内即可达到所需的600℃左右的成形温度。脉冲电流对TC4钛合金微观组织的影响比较复杂,在一定情况下促进钛合金内的β相向α相的转变,降低其热力学激活能,也可以显著降低TA15钛合金和TA1钛合金的各向异性。适当频率和密度的脉冲电流可修复细小裂纹、韧窝、孔洞等。钛合金的电致塑性主要包括焦耳热效应和纯电塑性效应,现有的研究结果对纯电塑性效应还没有形成一致的结论,对今后的研究方向也进行了阐述。

硅基MEMS高性能发夹型交叉耦合滤波器

基于微电子机械系统(MEMS)体硅加工工艺,采用发夹型谐振结构,研制了一款新型带通滤波器。通过在滤波器馈电抽头上加入一段二次谐波频率处对应的1/4波长开路枝节,抑制了二次谐波;同时,在该滤波器非相邻谐振单元间引入一段中心频率处对应1/2波长线,形成了一种特殊的交叉耦合结构,从而在通带两侧添加了一对传输零点,提高了滤波器通带两侧近端的抑制能力。最终研制出的滤波器样品尺寸为6.4 mm×3.0 mm×0.5 mm。经探针测试,该滤波器1 dB带宽为16~18 GHz,中心频率处插入损耗为2.4 dB,在15 GHz处抑制为45 dB,19 GHz处抑制为47 dB,二次谐波抑制为46 dB,并且具有良好的一致性及电磁屏蔽性能。

元器件及焊盘镀层与Sn63Pb37焊料的匹配性分析

航天、武器装备产品中PCB焊盘镀层与元器件镀层呈多样化趋势,带来了不同镀层与Sn63Pb37焊料匹配性问题。从微观组织角度分析了常用元器件镀层、PCB焊盘镀层与Sn63Pb37焊料的焊接匹配性。结果表明:Ag镀层器件在再流焊过程中,因界面IMC Ag_3Sn的生长和基体镀层消耗较快,需严格控制焊接温度及时间,且应使用Sn-Pb-Ag焊料焊接;薄Au镀层元器件在再流焊后,界面处未形成AuSn_4化合物,"金脆"现象应在焊点时效过程中体现;Ni/Sn-Pb、Cu/Sn镀层元器件在PCB的Cu镀Sn-Pb、Cu镀Ni/Au焊盘上与Sn63Pb37匹配性良好;Sn63Pb37焊膏与无铅BGA混装焊接时,两种焊料可充分混合,形成焊点具有良好的可靠性。

基于规划航迹的“三自”光纤惯导系统航向耦合效应抑制技术

目前,国内“三自”(自标定、自对准、自检测)光纤惯导系统在长航时高精度自主导航领域已逐渐开展应用,但光纤陀螺安装误差、安装不正交度以及标度因数等参数稳定性大大限制了“三自”光纤惯导系统精度的提升,其主要原因是载体运动诱发的航向耦合效应严重影响了旋转调制效果。从航向耦合效应机理分析入手,指出了“三自”惯导系统航向耦合效应的不可解耦性,但针对无人飞行器和无人潜航器等通常需要规划航迹的载体,提出了一种基于规划航迹的旋转方案自适应调整技术,有效地抑制了航向耦合效应。试验结果表明,该方法可将系统的导航精度提升80%以上。

真空紫外探测器关键参数校准装置

当前真空紫外空间探测技术迅猛发展,真空紫外载荷应用越来越广,其中的核心器件真空紫外探测器的特性校准变得越来越重要,针对国内真空紫外探测器关键参数校准能力缺失问题,研制了一套真空紫外探测器关键参数校准装置,实现光谱响应率、线性度等参数的校准。论述了真空紫外探测器光谱响应率、线性度参数的校准方法,介绍了校准装置的硬件组成、校准方法和软件功能,并对其进行了测量不确定度评定。测试结果证明表明,该校准装置可以对真空紫外探测器进行主要参数的校准,校准结果准确、有效。

基于脉冲式力源的发动机试车台矢量推力校准装置设计及仿真

基于航天工程对发动机试车台矢量推力校准的需求,设计出一套适用于现场校准的矢量推力校准装置。通过比较,确定了发动机试车台矢量推力校准装置总体方案,对脉冲式的冲击力源进行了结构设计,并对该激励装置进行了动力学建模及仿真。仿真结果表明,该方案能够满足发动机试车台矢量推力的校准,为后续进一步开展校准工作提供了依据。

辐射传热对二氧化硅气凝胶复合材料隔热性能的影响

二氧化硅气凝胶复合材料在高温条件下使用时需要特别关注辐射传热对其隔热性能的影响。在100℃和900℃建立不同气体压力环境来调节气相传热因素以研究辐射传热对气凝胶复合材料热导率的影响。结果表明:在100℃弱的辐射传热条件下,气体压力由100000 Pa降低到100 Pa,气凝胶复合材料热导率降低34%,而由于900℃强的辐射传热效应,当气体压力由100000 Pa降低到100 Pa,气凝胶复合材料热导率仅降低3%。建立不同背面温度的传热模型以研究辐射传热对气凝胶复合材料背面温度的影响。结果显示,辐射传热条件由背面温度37℃增大到535℃,移除背面辐射传热载荷后材料模型背面温度的升高值由0℃增大为178℃,而移除对流传热载荷后材料模型背面温度的升高值由10℃增大为65℃。