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题名基于记忆合金的天体样本轨道转移密封方法
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作者
刘峥励
罗熠晨
刘洲
于茂华
周学
洪昊岑
张斌
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机构
浙江大学机械工程学院
浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室
上海宇航系统工程研究所
浙江大学高端装备研究院
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出处
《中国空间科学技术(中英文)》
北大核心
2025年第3期77-88,共12页
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文摘
对行星探测任务中的星壤采样密封问题进行了研究,旨在设计一种基于记忆合金温变原理的径向挤压密封装置,以确保样本的原位性,同时减少高轴向推进力的需求,优化采样密封操作过程。提出了基于Roth定律的微观泄露模型,以分析结构和外部参数对密封漏率的影响。建立了两种不同构型的记忆合金片恢复变形模型,通过应力仿真确定了尖角构型在密封可靠性上的优势,并对几何尺寸进行了优化。装置采用了质量轻、效率高的聚酰亚胺加热膜进行电阻加热,通过单程记忆合金的径向挤压薄壁罐体内壁实现密封。利用理论泄露模型对漏率进行了预估,并通过热场仿真评估了加热能耗。研究结果表明,当记忆合金片与装置内壁的直径偏差小于0.20 mm时,装置的漏率达到了10-6Pa·m3/s。试验测试显示,装置的平均挤压应力为160 MPa,理论预估的漏率与实际测量结果一致,总能耗为2137.7 J。设计的基于记忆合金的挤压密封装置能够在无须高轴向推进力的情况下实现有效密封,特别是尖角构型在密封性能上展现出明显优势。装置的高密封性与低能耗特性为行星探测任务中的样品轨道转移密封提供了可靠且节能的解决方案,具有广泛的应用前景。
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关键词
星壤采样
密封装置
记忆合金
漏率模型
密封漏率
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Keywords
star soil sampling
sealing device
shape memory alloy
leakage rate model
sealing leakage rate
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分类号
V476.4
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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