星载可展开结构若干关键技术问题的研究

发布时间：2017-08-21 02:35

  本文关键词：星载可展开结构若干关键技术问题的研究

  更多相关文章： 热刀 锁紧释放装置 预应力可展开结构 预紧力施加 解锁功能试验 收拢状态 力学分析 可靠性分析 装配工艺

【摘要】：装载在卫星上的可展开结构称为星载可展开结构。星载可展开结构是卫星结构的重要组成部分,是直接执行卫星功能的重要平台,其实现技术直接影响到卫星的技术水平。本文基于浙大皮星二号可展开结构的研制,对其若干关键技术问题进行了相关研究。在查阅大量国内外文献的基础上,介绍了星载可展开结构的研究现状、国内外小卫星技术的最新进展,并着重介绍了浙大皮星二号可展开结构项目的研制过程及成果意义。为确保小型航天器预应力可展开结构的锁紧释放可靠,设计了一种新型的热刀式锁紧释放装置。介绍了装置的基本原理及构造,改进了热刀电热元件的设计,对热刀装置进行了热仿真分析与电热性能测试；通过锁紧捆绳的参数对比与试验,选择了Dyneema绳并说明了捆绳蠕变控制方案,试验研究了捆绳预紧力与收拢锁定状态结构基频及平均熔断时间的关系并确定了捆绳预紧力的准确值；提出了标准化的预紧力施加装置及施加方案；最后进行了解锁功能试验验证了装置的可行性。针对星载预应力可展开结构收拢状态缺乏明确的判定标准,且需满足运载火箭主动飞行段力学环境要求的难点,提出了整星“稳定”收拢状态的确定标准,并对其“稳定”收拢状态下结构的强度、刚度进行有限元分析和相关试验验证,为后续预应力可展开结构收拢状态的研究提供了借鉴。基于星载预应力可展开结构,通过试验研究了捆绳预紧力与收拢状态结构基频及平均熔断时间的关系并确定了捆绳预紧力；利用ANSYS对整星“稳定”收拢状态进行了有限元建模及强度、模态分析；通过振动台试验和锤击法测基频试验对比验证了有限元分析结果的合理性。对其进行了可靠性预计,并分别从系统层面,经典的故障树法理论,以及通过ADAMS的展开仿真对其进行了相关可靠性分析。结果表明,该可展开结构的设计合理,可靠性高,满足航天的要求。最后给出了可展开结构整个的装配工艺流程,以便为工作人员提供安装指导并协调安装。
【关键词】：热刀 锁紧释放装置 预应力可展开结构 预紧力施加 解锁功能试验 收拢状态 力学分析 可靠性分析 装配工艺
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V474
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 星载可展开结构的研究现状13-15
• 1.2 国内外小卫星技术的最新进展15-18
• 1.3 浙大皮星二号可展开结构项目18-23
• 1.3.1 关富玲教授课题组工作简介20-21
• 1.3.2 科研成果的重要意义21-22
• 1.3.3 浙大“皮星二号”卫星总结22-23
• 1.3.4 在轨测试总结评审意见23
• 1.4 本文主要工作23-25
• 第2章 星载可展开结构的设计说明25-32
• 2.1 任务功能与技术要求25-27
• 2.1.1 任务功能25
• 2.1.2 技术要求25-27
• 2.2 方案设计简介27-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 新型热刀式锁紧释放装置的设计与试验32-59
• 3.1 引言32-34
• 3.2 系统组成及工作原理介绍34-44
• 3.2.1 应用背景34-35
• 3.2.2 系统组成及工作原理35-36
• 3.2.3 热刀与限位装置的构造与设计36-38
• 3.2.4 热刀装置热仿真分析与电热性能测试38-44
• 3.3 锁紧捆绳参数分析与试验44-49
• 3.3.1 捆绳的选择44-45
• 3.3.2 捆绳的蠕变控制45-46
• 3.3.3 捆绳预紧力的确定46-49
• 3.4 装置操作原理49-50
• 3.5 解锁功能试验验证50-55
• 3.5.1 大气环境热刀解锁功能验证试验51-52
• 3.5.2 热真空环境热刀解锁功能验证试验52-54
• 3.5.3 热刀解锁功能试验结论54-55
• 3.6 样整星热刀解锁展开试验55-57
• 3.7 本章小结57-59
• 第4章 星载可展开结构收拢状态的确立、分析与试验59-75
• 4.1 引言59-60
• 4.2 整星“稳定”收拢状态的确立60-61
• 4.2.1 整星简介60-61
• 4.2.2 捆绳预紧力值的确定61
• 4.2.3 确定整星“稳定”收拢状态61
• 4.3 整星稳定收拢状态力学分析61-68
• 4.3.1 有限元建模62-63
• 4.3.2 强度分析63-66
• 4.3.3 模态分析66-68
• 4.4 整星振动台试验68-71
• 4.4.1 试验结论69-71
• 4.5 锤击法测量整星收拢状态基频71-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第5章 星载可展开结构可靠性研究75-85
• 5.1 引言75-76
• 5.2 星载预应力可展开结构的的可靠性预计76
• 5.3 系统层面的可靠性设计76-78
• 5.4 基于故障树法的可靠性分析78-83
• 5.4.1 故障树分析法的基本原理78
• 5.4.2 平面桁架式可展开结构失效树模型78-81
• 5.4.3 基于ADAMS分析的展开可靠性分析81-83
• 5.5 本章小结83-85
• 第6章 星载可展开结构的装配工艺85-110
• 6.1 引言85
• 6.2 总说明85
• 6.3 材料齐套表85-91
• 6.4 结构的质量91-92
• 6.5 装配流程92-110
• 6.5.1 金属零件镀膜、编号92
• 6.5.2 杆件配对92-99
• 6.5.3 杆件贴膜99
• 6.5.4 节点与接头的连接99-103
• 6.5.5 六分之一模型的拼装103-108
• 6.5.6 不同区域的拼装108
• 6.5.7 接触件的安装108
• 6.5.8 限位装置的安装和热刀支架的安装108-109
• 6.5.9 展开结构的收拢109
• 6.5.10 螺钉涂螺纹胶109-110
• 第7章 结论与展望110-112
• 7.1 本文研究成果110-111
• 7.2 进一步的工作111-112
• 参考文献112-116
• 个人简历及科研成果116

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本文编号：710362