复合材料薄壁可储存管状伸展杆式支撑臂的设计及验证

1

作者 张中原 张涛涛 +2 位作者 肖伟 濮海玲 杨淑利 《航天器工程》 北大核心 2025年第2期90-96,共7页

针对传统有限元方法模拟复合材料薄壁可储存管状伸展杆式支撑臂的收卷过程难以收敛的问题,文章采用支撑臂先端部展开压平、再整体收卷的分步分析方法,使得有限元计算过程成功收敛。针对支撑臂作为主支撑结构在柔性太阳翼上的应用问题,... 针对传统有限元方法模拟复合材料薄壁可储存管状伸展杆式支撑臂的收卷过程难以收敛的问题,文章采用支撑臂先端部展开压平、再整体收卷的分步分析方法,使得有限元计算过程成功收敛。针对支撑臂作为主支撑结构在柔性太阳翼上的应用问题,提出一套从支撑臂单杆到柔性太阳翼组合体的设计与验证方法,分为支撑臂单杆设计与组合体应用验证两方面,包括同材料试件大变形性能测试、收卷过程分步分析、单杆刚度及稳定性分析验证、柔性太阳翼组合体力学分析等。有限元计算结果显示:柔性太阳翼展开后一阶弯曲基频为0.998 Hz,一阶扭曲基频为1.227 Hz,说明具有良好刚度特性,证明了该设计的合理性,可为支撑臂在航天器可展载荷结构上的应用提供参考。 展开更多

关键词 复合材料薄壁 可储存管状伸展杆式支撑臂 太阳翼 刚度 分步分析

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黏滞型阻尼器对太阳翼展开性能的影响分析 被引量：4

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作者 濮海玲 王晛 杨巧龙 《航天器工程》 2013年第1期54-59,共6页

为保证太阳翼在轨展开锁定的可靠性,往往需要较大的展开驱动力矩、较高的力矩裕度;而为了减缓太阳翼展开锁定对SADA的冲击载荷,又需要较小的驱动力矩,较少的展开到位剩余能量。为解决两者之间的矛盾,采用了为太阳翼加装黏滞型阻尼器的方... 为保证太阳翼在轨展开锁定的可靠性,往往需要较大的展开驱动力矩、较高的力矩裕度;而为了减缓太阳翼展开锁定对SADA的冲击载荷,又需要较小的驱动力矩,较少的展开到位剩余能量。为解决两者之间的矛盾,采用了为太阳翼加装黏滞型阻尼器的方法,它既不降低展开锁定的可靠性,又能有效抑制冲击载荷。但须要注意的是,当阻尼系数过大时,由于地面展开试验存在不可避免的因素(如设备阻力、空气阻力等),太阳翼地面展开试验时可能发生无法完全展开的故障;因此,在选择阻尼器性能时,须要同时兼顾在轨展开和地面试验展开的可靠性。文章利用AD-AMS和Nastran/Patran软件联合建立了太阳翼在轨和地面试验展开的仿真模型,分别得到无阻尼器和不同阻尼系数下的太阳翼在轨和地面试验展开动力学分析结果;通过对仿真结果的分析比对,综合评估了黏滞型阻尼器对太阳翼在轨展开和地面试验展开的影响。 展开更多

关键词 太阳翼 黏滞型阻尼器 展开 动力学仿真

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太阳翼黏滞阻尼器的可靠性评估方法 被引量：3

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作者 濮海玲 刘志全 王晛 《航天器工程》 2013年第5期42-45,共4页

基于黏滞阻尼器的工作原理分析,确定了以黏滞阻尼器的阻尼率作为可靠性特征量,提出了利用大量地面测试数据进行黏滞阻尼器可靠性定量评估的方法,并给出了某太阳翼黏滞阻尼器可靠性评估的应用示例,为黏滞阻尼器的可靠性验证提供了技术途径。

关键词 太阳翼 阻尼器 可靠性

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太阳望远镜本体构架的设计与分析

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作者 濮海玲 赵坚成 《航天器工程》 2001年第3期9-18,共10页

根据空间太阳望远镜本体构架的设计要求,概要地阐述了构架的方案设计,建立了能够实现轴向“零”膨胀的数学模型;在完成构架的热性能分析与刚度分析的基础上,得到优选的设计方案;并对制造出的缩比构架模型进行试验验证,为航天器上应用的... 根据空间太阳望远镜本体构架的设计要求,概要地阐述了构架的方案设计,建立了能够实现轴向“零”膨胀的数学模型;在完成构架的热性能分析与刚度分析的基础上,得到优选的设计方案;并对制造出的缩比构架模型进行试验验证,为航天器上应用的构架式主承力结构设计提供了一定的技术基础。 展开更多

关键词 空间太阳望远镜 本体构架 零膨胀设计 热性能 刚度 航天器 承力结构

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空间太阳电池阵的发展现状及趋势 被引量：49

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作者 刘志全 杨淑利 濮海玲 《航天器工程》 2012年第6期112-118,共7页

从四方面分析了空间太阳电池阵的发展现状,包括体装式、带桨展开式、单板展开式、多板展开式、柔性多模块多维展开式等总体构型的发展历程,常用太阳电池片如硅电池片、砷化镓电池片、柔性薄膜电池片的材料与性能的发展现状,刚性基板结... 从四方面分析了空间太阳电池阵的发展现状,包括体装式、带桨展开式、单板展开式、多板展开式、柔性多模块多维展开式等总体构型的发展历程,常用太阳电池片如硅电池片、砷化镓电池片、柔性薄膜电池片的材料与性能的发展现状,刚性基板结构、半刚性基板结构、柔性基板结构的发展与应用及五种展开机构的特点与空间应用分析,论述了空间太阳电池阵发展的制约因素,指出了聚光型柔性太阳电池阵是未来空间太阳电池阵发展的趋势,旨在促进空间太阳电池阵向着大尺寸、大功率、模块化、低成本和轻质量的方向发展,以适应大功率航天器的发展需求。 展开更多

关键词 太阳电池阵 总体构型 太阳电池片 基板结构 展开机构

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航天器太阳翼展开可靠性的评估方法 被引量：9

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作者 刘志全 吴跃民 +1 位作者 濮海玲 杨巧龙 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期52-56,共5页

作为航天器的电能供给装置,太阳翼对于航天器飞行的成功起着重要作用。文章基于航天器太阳翼展开过程的分析,确定了以太阳翼铰链的总驱动力矩作为展开可靠性的特征量。基于"应力-强度"干涉理论,提出了利用太阳翼铰链线驱动力... 作为航天器的电能供给装置,太阳翼对于航天器飞行的成功起着重要作用。文章基于航天器太阳翼展开过程的分析,确定了以太阳翼铰链的总驱动力矩作为展开可靠性的特征量。基于"应力-强度"干涉理论,提出了利用太阳翼铰链线驱动力矩和阻力矩等测试数据进行太阳翼展开可靠性定量评估的方法,并给出了某卫星星座用太阳翼展开可靠性评估的应用示例,为航天器太阳翼的可靠性验证提供了技术途径。 展开更多

关键词 可靠性评估 太阳翼 展开 航天器

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应用OptiStruct软件的太阳翼基板结构优化 被引量：12

7

作者 盛聪 曾福明 濮海玲 《航天器工程》 2011年第6期63-68,共6页

应用Altair OptiStruct软件独有的复合材料优化技术,针对非连续铺层复合材料,对某卫星太阳翼基板结构进行了优化设计。整个基板结构优化设计过程包括两个阶段:概念设计阶段和系统设计阶段。首先,在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块,对... 应用Altair OptiStruct软件独有的复合材料优化技术,针对非连续铺层复合材料,对某卫星太阳翼基板结构进行了优化设计。整个基板结构优化设计过程包括两个阶段:概念设计阶段和系统设计阶段。首先,在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块,对太阳翼基板结构进行了拓扑优化;然后,在系统设计阶段利用尺寸优化模块完成了铺层厚度的优化。在经验设计方案中,太阳翼基板面板质量为3.6kg,经优化设计后,基板面板质量为1.7kg,减少了53%。 展开更多

关键词 航天器 太阳翼基板结构 复合材料 优化设计

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空间聚光电池阵用拱形菲涅耳透镜的设计与分析 被引量：4

8

作者 杨淑利 刘志全 濮海玲 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期106-114,共9页

基于拱形菲涅耳透镜的光学原理，建立了拱形菲涅耳透镜的透镜元棱角、棱高等结构参数的计算模型以及透光率、聚光能流密度和聚焦宽度等聚光性能参数的计算模型；基于空间用拱形菲涅耳透镜算例的计算结果分别进行了平面和拱形菲涅耳透镜... 基于拱形菲涅耳透镜的光学原理，建立了拱形菲涅耳透镜的透镜元棱角、棱高等结构参数的计算模型以及透光率、聚光能流密度和聚焦宽度等聚光性能参数的计算模型；基于空间用拱形菲涅耳透镜算例的计算结果分别进行了平面和拱形菲涅耳透镜的结构参数变化分析及聚光性能参数影响分析。分析了太阳光线横向偏角（0。～2。）和适度失焦等因素对拱形菲涅耳透镜特性的影响。结果表明，拱形菲涅耳透镜能够有效减少透镜的聚焦宽度，提高聚光比，并显著改善横向偏角对透光率的影响；其弯曲曲率对透光率的影响不大，透光率能够保持在85．89％～87．91％。与平面菲涅耳透镜相比，当存在透镜失焦和横向偏角时，如焦距与透镜孔径宽度的比值为0．8～1．0且透镜半径与焦距之比不大于1．0，则拱形菲涅耳透镜能够保持良好的光学性能。研究结果为空间聚光太阳电池阵上应用拱形菲涅耳透镜的工程设计提供了指导。 展开更多

关键词 拱形菲涅耳透镜 棱角度 透光率 聚光能流密度分布 聚焦宽度

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一种二维展开太阳翼的展开动力学仿真分析 被引量：8

9

作者 任守志 商红军 濮海玲 《航天器工程》 2012年第4期32-36,共5页

在介绍一种二维展开太阳翼构型及组成的基础上,用ADAMS软件建立了二维展开太阳翼柔性动力学仿真模型,模型中为模拟太阳翼驱动装置(SADA)的保持力矩,在SADA上设置了摩擦阻力矩。仿真结果表明,二维展开太阳翼侧板在空间展开锁定不同步,由... 在介绍一种二维展开太阳翼构型及组成的基础上,用ADAMS软件建立了二维展开太阳翼柔性动力学仿真模型,模型中为模拟太阳翼驱动装置(SADA)的保持力矩,在SADA上设置了摩擦阻力矩。仿真结果表明,二维展开太阳翼侧板在空间展开锁定不同步,由此而导致侧板锁定对SADA会产生多次冲击。此结论可为二维太阳翼的构型及其铰链设计,以及SADA在轨控制策略提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 太阳翼 二维展开 ADAMS软件 动力学仿真

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空间聚光太阳电池阵柔性透镜薄膜结构的力学分析 被引量：2

10

作者 刘志全 杨淑利 +1 位作者 濮海玲 吴跃民 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1226-1234,共9页

运用线性Kirchhoff平板理论建立柔性菲涅耳透镜薄膜结构的静力学模型,给出柔性透镜的静力学求解方法,得到柔性透镜变形的解析解。分析透镜纵向应变、背衬厚度、透镜纵向长度对柔性透镜特性的影响,获得上述参数对透镜变形和几何光学性能... 运用线性Kirchhoff平板理论建立柔性菲涅耳透镜薄膜结构的静力学模型,给出柔性透镜的静力学求解方法,得到柔性透镜变形的解析解。分析透镜纵向应变、背衬厚度、透镜纵向长度对柔性透镜特性的影响,获得上述参数对透镜变形和几何光学性能的影响规律。基于圆柱薄壳振动理论,建立柔性透镜动力学模型,然后根据Reissner理论确定的有限长开口圆柱壳振动方程的一般解,给出柔性透镜动力学模型的求解方法,计算柔性透镜的振型和固有频率,分析透镜纵向应变、背衬厚度和轴向波数对柔性透镜固有频率的影响。结果表明:在设计柔性透镜结构时,适当增加透镜的纵向应变并减小透镜的背衬厚度有利于减小透镜的变形。柔性透镜的固有频率与纵向应变和透镜背衬厚度密切相关,需选择合适的纵向应变与背衬厚度。柔性透镜的变形随着透镜纵向长度的增加而增大,但纵向长度太小会增加相同太阳电池阵面积上聚光组件的安装数量,因此纵向长度的选择需综合权衡。 展开更多

关键词 聚光太阳电池阵 柔性薄膜结构 平板理论 圆柱薄壳振动理论

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考虑根铰间隙的空间框架展开机构动力学分析 被引量：2

11

作者 杨淑利 刘志全 +1 位作者 濮海玲 杨巧龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期838-846,共9页

利用Kane法多体动力学基本理论并考虑根铰间隙影响因素,建立适用于空间柔性太阳电池阵的多框架展开机构多体系统动力学模型,对框架展开机构的展开方式和展开过程进行仿真分析,获得了机构组成部件在展开过程中的几何位置、速度、加速度... 利用Kane法多体动力学基本理论并考虑根铰间隙影响因素,建立适用于空间柔性太阳电池阵的多框架展开机构多体系统动力学模型,对框架展开机构的展开方式和展开过程进行仿真分析,获得了机构组成部件在展开过程中的几何位置、速度、加速度等动力学特性,分析了框架展开机构各个关节点运动特性、铰链间隙与外部驱动力的相互作用规律。结果表明:合理控制框架展开机构各运动部件的驱动力矩是保证框架按照确定规律展开的必要条件;根铰间隙对太阳电池阵框架展开机构角加速度影响较为明显,进而影响到展开框架展开过程的稳定性,对转角和角速度几乎没有影响;在进行空间太阳电池阵框架展开机构设计时应严格控制铰链轴间隙,并通过动力学仿真校核间隙对太阳电池阵展开过程的影响;研究结果为空间柔性太阳电池阵多模块框架展开机构设计提供指导。 展开更多

关键词 空间柔性太阳电池阵 多模块框架展开机构 铰链间隙 KANE方法

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基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究 被引量：2

12

作者 杨淑利 刘志全 濮海玲 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期969-976,共8页

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比... 对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明:聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高,短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大,开路电压基本不随聚光比变化;失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化,进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比,应控制失焦距离在可允许范围内;太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响,需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池;应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件;太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小,并使聚焦光线偏离太阳电池,应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。 展开更多

关键词 聚光光伏系统 线聚焦菲涅耳透镜 聚光比 失焦距离 聚焦宽度

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太阳翼铰链锁紧槽的设计研究 被引量：3

13

作者 杨巧龙 濮海玲 杨宝宁 《航天器工程》 2010年第3期57-63,共7页

针对国内航天器太阳翼所使用的铰链形式,根据产品使用需求,提炼出了铰链锁定装置的功能要求,在此基础上导出了锁紧槽的设计要求、设计流程,提出了一种锁紧槽曲线的设计方法,并通过实例仿真验证了其正确性。

关键词 航天器 太阳翼 铰链 锁定机构 锁紧槽

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国产高模碳纤维/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用研究 被引量：1

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作者 杨淑利 濮海玲 +3 位作者 邵立民 罗盼 任守志 高鸿 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期117-122,共6页

基板是空间太阳电池阵电池电路的安装基础,“上下碳纤维复合材料网格面板+铝蜂窝芯+聚酰亚胺膜”是基板的典型结构。高模量碳纤维作为太阳翼核心关键原材料,必须实现自主可控,避免受制于人。为此,开展了国产高模碳纤维CCM40J-6K/环氧复... 基板是空间太阳电池阵电池电路的安装基础,“上下碳纤维复合材料网格面板+铝蜂窝芯+聚酰亚胺膜”是基板的典型结构。高模量碳纤维作为太阳翼核心关键原材料,必须实现自主可控,避免受制于人。为此,开展了国产高模碳纤维CCM40J-6K/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用试验研究,提出了CCM40J-6K/环氧复合材料在产品应用上的宏观力学、微观网格抗拉脱、聚酰亚胺膜粘贴等三个关键环节,针对性地设计并实施了常温和高低温交变力学性能、网格面板节点结合力、聚酰亚胺膜粘贴性能以及基板结构热循环性能等5个方面的测试验证。验证结果表明:CCM40J-6K太阳翼基板各项力学性能与进口M40JB-6K相当,可以沿用原M40JB-6K相关基板成型工艺,单层及多层铺层基板试验件能够经受高低温交变及热循环恶劣环境,试验件试验前后力学性能无明显变化,且聚酰亚胺膜无脱粘现象,网格节点拉伸强度国产碳纤维网格面板相比进口碳纤维网格面板高18.9%。说明国产碳纤维CCM40J-6K能够应用于太阳翼基板结构研制。 展开更多

关键词 国产高模量碳纤维 太阳翼 基板 应用试验

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国产高模碳纤维/环氧复合材料的太阳电池板热循环适应性研究

15

作者 杨淑利 濮海玲 +3 位作者 邵立民 郭天宇 刘颖 高鸿 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期123-128,共6页

国产CCM40J-6K高模碳纤维基板的空间高低温热循环耐受性是决定其是否可以大规模应用于空间太阳电池板的关键因素,必须解决交变热环境下的面板与电池电路的匹配性和长寿命问题。本文以国产CCM40J-6K高模碳纤维/环氧复合材料的太阳电池板... 国产CCM40J-6K高模碳纤维基板的空间高低温热循环耐受性是决定其是否可以大规模应用于空间太阳电池板的关键因素,必须解决交变热环境下的面板与电池电路的匹配性和长寿命问题。本文以国产CCM40J-6K高模碳纤维/环氧复合材料的太阳电池板为研究对象,开展了热循环环境适应性试验研究,分别从国产和进口碳纤维基板适应高低温交变能力对比、国产碳纤维基板铺设电池电路后适应热环境能力以及电池板在轨寿命等3个方面进行测试试验。结果表明:国产碳纤维CCM40J-6K所构成的电池板综合性能与进口M40JB-6K相当,CCM40J-6K基板与三结砷化镓电池片匹配性良好,国产碳纤维电池板经疲劳热循环后的开路电压和短路电流的变化率分别为0.55%和0.24%,太阳电池片和玻璃盖片外观完好无损,太阳电池电路与基板聚酰亚胺面保持绝缘,且碳纤维表面无脱粘现象。说明国产碳纤维CCM40J-6K能够应用于太阳电池板研制。 展开更多

关键词 国产高模碳纤维 太阳电池板 热循环

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国产超薄铝蜂窝芯材在太阳翼基板的应用

16

作者 管帅 濮海玲 +2 位作者 孙伟 潘福明 高鸿 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期37-41,共5页

针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求,开展分析和试验,验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析,基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa,小于剪切强度0.36 M... 针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求,开展分析和试验,验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析,基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa,小于剪切强度0.36 MPa,满足强度裕度要求。其次,针对目前超薄蜂窝研制批次稳定性较差、剪切模量波动性较大的问题,对蜂窝剪切模量波动对基板力学性能的影响进行分析,结果表明,基板应力应变分布水平对剪切模量变化不敏感,蜂窝剪切模量降低50%后,基板蒙皮碳纤维最大应变减小3%,蜂窝芯子最大横向剪切应力减小9%,基板最大位移增加7%,可为蜂窝评估提供数据支撑。最后,开展基板缩比件和全尺寸基板的力、热试验,试验后基板未发生损伤。分析和试验结果表明:国产超薄铝蜂窝芯材性能满足要求,可在太阳翼基板上应用。 展开更多

关键词 国产铝蜂窝芯 高性能低密度 太阳翼基板 分析验证

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太阳翼电爆释放冲击载荷的仿真分析和试验验证 被引量：1

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作者 鄢青青 闫泽红 +2 位作者 檀傈锰 濮海玲 李轩 《航天器工程》 北大核心 2016年第4期127-132,共6页

国内航天器太阳翼的压紧释放装置绝大多数使用火工切割器作为释放的动力源,当火工切割器起爆时,会产生很大的高频冲击载荷,对压紧点附近的设备造成很大的影响。为此,文章以国内典型航天器太阳翼压紧杆式压紧释放装置为研究对象,对其冲... 国内航天器太阳翼的压紧释放装置绝大多数使用火工切割器作为释放的动力源,当火工切割器起爆时,会产生很大的高频冲击载荷,对压紧点附近的设备造成很大的影响。为此,文章以国内典型航天器太阳翼压紧杆式压紧释放装置为研究对象,对其冲击载荷进行分析,提出了一种仿真基础模型,通过评估火工切割器的起爆能量,避开较难分析的冲击源起爆过程,得到各个测点的冲击载荷。冲击载荷的仿真结果与试验结果进行比较,验证了仿真基础模型的有效性,并提出重点考虑火工切割器安装螺钉的建模,从而对基础模型加以修正。 展开更多

关键词 太阳翼 电爆释放 起爆能量 冲击载荷

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刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用及发展 被引量：1

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作者 贾文文 濮海玲 +2 位作者 刘颖 任守志 管帅 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期14-21,共8页

梳理了空间可展结构的分类及发展趋势,从铰接可展结构-带簧铰链、杆状可展结构、面状可展结构及体可展结构四个方面调研了刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用现状,从力学和黏弹性特性方面提出了其在可展结构中的应用优势及... 梳理了空间可展结构的分类及发展趋势,从铰接可展结构-带簧铰链、杆状可展结构、面状可展结构及体可展结构四个方面调研了刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用现状,从力学和黏弹性特性方面提出了其在可展结构中的应用优势及需要考虑的问题。高模量、低密度、低膨胀系数的刚性基体高应变复合材料是空间可展结构的应用方向,而刚性基体高应变复合材料可展结构的设计方法,以及将其用于大尺寸可展结构的低成本和高精度制造工艺仍有很大的探索空间。 展开更多

关键词 空间可展结构 刚性基体高应变复合材料 应用及发展

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