多层并联压电作动器快速响应的尺寸优选

压电作动器是星载卫星天线高精度形面控制的主要元件,但其在工作时加载电压后容易引起瞬态和残余振动,影响控制稳定性和控制精度。针对压电结构在动态形状主动控制过程中的振动抑制问题,课题组设计了一种具有位移放大的多层并联压电作动器结构,并对压电作动器在阶跃激励下的瞬态响应进行分析,揭示了中间层材料和结构尺寸等关键参数对作动器响应速度的影响规律,提出了压电双晶片作动器快速响应的尺寸优选方案。研究结果表明设计的压电作动器具有输出位移大、响应速度快的特点。该研究可为大型天线形面主动控制的高精度作动器研制提供依据和技术支撑。

J-133环氧胶的性能测试分析

采用J-133环氧胶粘接碳纤维复合材料天线的加强筋与反射面时,固化成型后会在表面出现印出现象,为进一步研究J-133胶的性能对印出问题的影响,本文对J-133胶不同固化方式的固化度、不同温度的热膨胀系数、物理老化收缩以及弹性模量等性能进行了测试研究,结果表明:不同的固化方式固化的J-133胶均存在固化不完全和物理老化的影响因素;固化收缩和物理老化均会对热膨胀系数产生影响,但固化收缩远大于物理老化的影响;随着温度升高,弹性模量逐渐降低,且玻璃化转变温度(Tg)附近的弹性模量相比低温时要小两个数量级。

一种用于空间结构的新型聚酰亚胺薄膜的力学特性

具有优异力学性能的聚酰亚胺薄膜材料是当前空间结构领域的研究热点。采用与薄膜基体同质的PI纤维对薄膜进行增强,得到的PI复合膜具有优异的力学性能。当经向纤维为20束/cm时,与纯薄膜相比,PI复合膜的经向拉伸强度提高了203%,经向杨氏模量提高了202%,此时复合膜的纤维体积比例仅为8.689%。随着经向纤维的加入,PI复合膜的纬向泊松比不断减小,并且符合正交各向异性材料的力学规律。另外,采用复合材料混合定律和有限元分析对复合膜的力学性能进行了模拟,模拟的结果与实验结果基本一致。

聚酰亚胺复合膜的泊松比设计

空间薄膜材料的泊松比是张拉中产生膜面褶皱的主要原因之一。为此,需要对薄膜的泊松比进行设计,从而削弱甚至消除薄膜的泊松比效应对膜面精度产生的影响。针对应用于空间结构中的新型正交各向异性纤维增强复合膜,使用正交椭圆孔阵列对复合膜胞元进行泊松比设计,分析其等效的经纬双向泊松比随孔间边界距离和椭圆本身的长短轴之比的变化规律。讨论了打孔后孔间边界距离g,以及椭圆长轴占长短轴之和的比例r,对打孔后薄膜胞元的等效泊松比产生影响的原因。g对等效泊松比的影响主要体现在两个方面:其一是g值影响了胞元的旋转能力,其二是g值决定了材料参数对打孔后的等效泊松比的影响程度。g值越大,等效泊松比越大。r值对等效泊松比的影响主要是胞元的旋转能力,r值越大,旋转能力越大,等效泊松比越小。

用于可重构天线的高精密作动器研究

随着反射阵天线技术的不断发展,集成了高精密运动执行器的反射阵天线能够实现波束扫描,成为了一种新型天线的研究热点。为了便于集成及可工程化,要求执行器具有较小的体积、低功耗、快速响应、可靠性高,以及简单可控等。研究的执行器主要由压电双晶片和高精度微型齿轮组成。通过对一组双晶片交替电压载荷,执行器可以实现往复旋转。研究过程中,使用多物理场耦合有限单元法优化了执行器的结构及几何参数。通过精密机械加工技术实现执行器各组成部件的制备。双晶片由压电陶瓷和玻璃纤维材料制备而成。金属材料用于制备执行器的外壳和执行器中的微齿轮,并对制备的零部件进行装配,测试得出执行器的相关性能与设计结果对比基本一致。