一种新型车载碳纤维反射体研制

针对目前中型车载天线高机动性、高精度等要求,本文突破传统设计方法,在"一体化"结构理念指导下,大量采用具有高比模量和比强度、抗疲劳强度好、耐腐蚀、尺寸稳定性好等特性的碳纤维复合材料及其结构,设计和制造了3.2m反射体,反复拆装精度不超过0.16mm,且外观优良、重量轻、拆装便捷,能够满足车载Ka频段使用。     

新疆110m射电望远镜(QTT)天线高精度面板结构研制挑战

研制满足单面板精度为0.07mm(RMS)的高精度面板,是制造高精度新疆110m射电望远镜(QiTai Radio Telescope,QTT)天线的关键技术之一.QTT基于主动保形技术,为满足天线结构与性能优化需求,在保证面板精度同时面板数量需要控制.天线面板越大面型精度提升越困难,制造高精度大面板将面临严峻挑战.基于蜂窝夹层结构、蒙皮筋条结构,采用改进负压成型工艺,进行了高精度面板成型试验研究,试验结果表明面积小于1.5 m~2面板精度能满足需求,就目前国内工艺水平来看已无法研制更大面积单面板(如5 m~2).为了满足QTT需求,对组合面板结构进行了初探.仿真了采用传统以及过渡子桁架,基于刚性和等柔性支撑两种方式以及采用传统拼接组合面板形式.结果表明采用过渡子桁架方式面板精度、数量能够满足需求,但复杂子桁架结构研制成本高,且造成组合面板重量增加,会导致天线结构设计复杂影响天线性能;传统拼接组合面板结构虽然满足精度需求但其面板数量没有控制在理想范围内.展望了未来提高面板精度需要进一步开展的工作.     

高精度碳纤维环焦天线副反射面的研制

针对环焦天线副反射面的特点,提出了一种新的碳纤维复合材料环焦副反射面的设计方法和制造技术,通过对夹芯材料的优化和蒙皮零膨胀铺层的设计,实现了副反射面的一体化结构设计,在成型过程中,重点考虑了环焦副反射面凸尖的铺覆方法和芯材精度控制,并对成型工艺参数进行了优化,实现了高精度碳纤维复合材料环焦副反射面的研制,所研制的副反射面型面精度优于0.06mm(r.m.s),满足设计要求,电性能测试效果良好。     

未来大型航天器的基础：空间可折展机构

 自1957 年前苏联发射第1 颗人造卫星以来,人类进入太空已经超过半个世纪。从最初的发射人造卫星发展到今天的空间站建造天地往返飞行月球及行星探测等,航天科技的发展一日千里。值得注意的是,现代航天器越来越大型化,国际空间站的长度达到了110 m,总质量超过400 t,其上共有8 个大型太阳电池阵,每个长度达到34 m;美国的地球三维地形观测任务从航天飞机上伸展出60 m 的支撑臂来支撑雷达天线,通过雷达干涉成像获得了精确的三维地形;卫星的星载雷达天线的尺寸也越来越大,为了接收到几万千米以外的雷达信号,往往需要雷达天线的口径达到几十米甚至上百米,美国因拥有星载大口径天线技术而使其卫星通信导航太空侦查技术处于全球霸主地位。     

车载6.2m天线系统设计

介绍了一种新型的车载6.2m折叠抛物面天线,其天线反射面由轻型的碳纤维复合材料制成,专用的座架与天线一体化设计,卫星通讯设备和天线集成在一个多功能方舱内,满足了多种运输形式的要求,尤其是满足了苛刻的空运要求,使其应用范围更广。并通过实际的电气测试,对这种新颖的天线进行了验证。     

抛物面天线反射面参数化建模与热变形优化分析

为更好地分析卫星在轨运行期间天线主反射面热变形对天线性能的影响,应用PCL,对MSC.PATRAN/NASTRAN进行二次开发,将参数化建模、抛物面拟合、型面精度分析引入有限元计算,并对某大口径复合材料天线主反射面在均匀温度场下的热变形进行了数值模拟,优选出合理的铺层方式,获得了变形后的天线性能指标.研究结果表明:数值模拟探索出适合于在轨卫星天线减少热变形的铺层设计方法,所获变形值、抛物面拟合参数、型面精度误差等结果符合设计要求,为复合材料天线主反射面的设计应用提供了依据,同时解决了通用CAE软件无法预估热变形对天线性能影响的问题.      

大型环形桁架天线分布式驱动展开方法与数值分析

作为星载大型天线的典型结构形式,大型环形桁架天线在新一代大型通信卫星、中继卫星、对地观测卫星等中需求迫切,且需求的口径越来越大.然而随着天线口径的增大,天线展开所需要的驱动力也急剧增大,使得传统的电机-动力绳集中式驱动展开方式存在展开可靠性的问题.本文建立了大型环形桁架天线动力学仿真模型,对集中式电机驱动展开过程进行了仿真,揭示了集中式驱动下电机动力在传力路径上摩擦损失而导致的展开不同步问题,并对其展开过程能量消耗进行了分析,总结了集中式驱动存在的不足.在此基础上给出了一种基于负刚度驱动装置的分布式驱动展开方法,并通过数值算例验证了其有效性.     

层叠法制造复合材料制件分层原因分析及控制

本文全面分析了碳纤维/双马树脂层叠法制造的复合材料制件在制造全过程中每一个环节可能引起分层的原因,并找出对应的控制措施.     

数字摄影测量在大型天线主面测量中的应用

介绍了一种全新的测量天线主面面型精度的方法。由于传统的测量方法已无法满足大型天线主面面型高精度的测量需求,因此,将数字摄影测量技术应用在大型天线主面测量中,不仅测量速度快,而且测量面型精度很高,具有非接触、实时测量的优点,完全可以满足测量大型天线的需求。     

大口径天线非线性特性动态补偿方法研究

非线性特性广泛存在于伺服传动系统的各个环节,对高精度大口径射电望远镜指向与跟踪精度的影响不可忽略.本文针对天线常见的非线性特性展开讨论,分析此类特性对系统造成的负面影响,之后,讨论了常见的非线性补偿方法的优劣.新疆110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)天线,指向精度要求高,其对设备稳定性、可靠性有着极高要求.本文提出采用非线性动态补偿方法来抑制天线伺服传动系统中的非线性特性,从而降低或消除跟踪、指向动作时的滞后和误差,提高系统稳定性,优化大口径天线的运动性能.非线性动态补偿方法结构简单,鲁棒性强,具有较高的适用性.本文通过计算机仿真与半实物实验结合的方式,模拟大口径天线常见的饱和非线性工况,并以QTT天线作为被控对象验证了该方法的实际补偿效果.最后,讨论了非线性动态补偿法的进一步改进方向.     

一种低信噪比跟踪接收机技术研究

天线口径较小时,接收到卫星信标信号的信噪比较低,跟踪余量较小。为满足小口径动中通天线的跟踪需求,研究了一种适用于低信噪比条件下的跟踪接收机。介绍了其工作原理,并对算法进行了MATLAB仿真,最后进行了FPGA实现。     

口径天线瞬态辐射特性的研究

为了在时域研究超宽带口径天线的瞬态辐射特性，利用时域有限差分方法在平面波正投射、斜投射及柱面波投射于不同尺寸和形状的口径面的情况下，对口径面上的场进行了计算，进而得出该口径天线的辐射场。将通常天线的方向图扩展为可用于超宽带天线的空时方向图，并在不同激励的情况下用空时方向图描述了激励脉冲在自由空间展布的宽度与天线口径几何尺寸、形状和主辐射面的辐射波形之间的关系，得出改变口径面的形状和大小可以改变口径面的辐射特性的结论，为理解超宽带口径天线辐射特性并为进一步设计该类天线提供了理论依据。     

太空制造技术发展现状与展望

太空制造技术被世界各航天强国公认为是人类提升地外活动能力、开展深空探索任务的战略性关键技术之一,因而其也已成为世界主要航天强国最活跃的科学与应用前沿之一.空间站运营、月球基地建设、深空探测等任务对太空制造技术提出了更多的需求和更高的要求.特别是太空特有的长时微重力、强辐照、高真空等环境特点给太空制造技术带来了新的科学和工程问题.同时,太空任务中的特殊应用场景对制造精度、制造装置的功耗和尺寸及智能化等提出的要求也面临着技术挑战.本文概述了国内外太空制造的主要技术研究进展,着重介绍了基于高分子材料、复合材料、金属、陶瓷、生物等材料的太空制造技术发展,讨论了未来太空制造技术的几个主要方向和趋势,为我国太空制造技术领域的发展提供参考.     

2.4m Ka天线轻型化设计及力学分析

天线的轻型化设计是天线满足移动载体使用要求的趋势。通过对传统2.4m Ka天线结构设计方案进行分析,确定了天线轻型化详细设计方案。天线反射面轻型化设计时,使用了碳纤维复合材料,这种材料的运用不仅可以大大降低反射面重量,而且可以提高其精度,为整个天线的轻型化设计创造了条件。利用MSC.Patran/Nastran分析软件建立了2.4m轻型天线的有限元模型,对天线的强度和刚度进行了校核。     

车载4.5m天线碳纤维折叠反射体设计

车载天线的机动性要求越来越被重视,通过对车载4.5m天线传统结构设计方案进行分析,给出了新型的天线反射体折叠展开与收藏的详细设计方案。具备优良结构性能的碳纤维复合材料在新型方案中的应用,在提高反射体精度的同时,还可以降低其重量,为满足天线机动性要求创造了条件。目前该结构设计方案在多个项目中得到了良好应用。     

卫星结构用高性能三维编织复合材料构件的研制及其生产线的建设

针对迫切需要研制新型高性能复合材料构件以满足航空航天等部门使用要求的情况,进行了"卫星结构用高性能三维编织复合材料构件的研制及其生产线的建设"项目的研究,采用三维异型整体编织技术和真空辅助树脂传递模塑技术(VARTM)相结合,实现了材料内部细结构与三维形体的集成化设计与制造,研制出高性能三维编织复合材料空间多向连接件,并建立了具有国际先进水平的三维编织复合材料制件生产线。     

数字摄影测量技术在抛物面天线型面精度、重力变形测试中的应用

对大口径抛物面天线而言,自重较大,型面精度会随天线俯仰角度的变化而变化,数字摄影测量技术可以量出天线任意姿态下型面精度,计算天线反射体重力变形数值,根据测量数据进行精度及重力预变形调整。66米口径天线实际应用中,型面调整精度0.25mm。测试结果表明数字摄影测量技术可用于天线重力变形测试和形面精度在位测量、调整。     

大型空间环形桁架天线反射器展开动力学模拟与实验研究

近年来,可展开环形桁架天线被广泛应用于航天领域,将其作为提升通信卫星水平的关键技术.环形桁架式天线反射器可以看作是由可展开环形桁架和柔性索网反射器组成的复杂刚-柔耦合多体系统.为了精确表征柔性构件发生的大转动、大变形运动特性,本文采用结合绝对节点坐标方法(ANCF)与自然坐标方法(NCF)的绝对坐标(ACB)方法对该系统进行建模.为了提高天线展开动力学模拟的计算效率,文中提出基于静力缩聚法和多层区域分解方法的并行求解算法实现大规模刚-柔多体系统动力学方程的高效求解.此外,为了精确反映反射器不同步展开现象,在展开动力学模型中考虑驱动力衰减的影响.最后,基于上述方法对环形桁架天线反射器展开的第二阶段进行动力学分析,并通过4 m缩比环形桁架天线地面实验验证数值模拟的结果.     

基于复合材料和轻质结构的机床基础件研究与分析

机床基础件是高精度机床重要的零部件,基础件热稳定性和抗震性对机床生产和加工精度有直接影响.铸铁是机床基础件常用的制造材料,但其无法满足机床高精密度的需求.复合材料具有较强的阻尼比和抗振性,轻质结构具有散热性好和质量轻的优势,十分适用于制造和生产机床基础件中.对轻质结构和复合材料在机床中应用的分析和研究,有助于机床性能和...     

对碳纤维水泥基特性的分析

信息技术和科技的发展,也带动了材料向多元化方向发展。混凝土材料的智能化已经成为现实。智能化使混凝土材料具备了自感知、自适应、等特性,自动调整特殊功能组分的种类和分量,以满足人们不同的需求。碳纤维本身具有良好的导电性,而通过调整碳纤维的掺量,可以降低普通水泥基材料的电阻,而使得碳纤维水泥基复合材料具有良好的导电性能。