基于声-固耦合算法的在轨补加飞行器贮箱湿模态分析

针对在轨加注服务中在轨补加飞行器结构设计技术,本文研究在轨补加飞行器发射升空时贮箱的湿模态振动问题,运用ANSYS软件中的Acoustic Extension分析模块,采用声-固耦合算法对贮箱箱体进行湿模态分析,得到6阶固有频率与相应的振型.通过与干模态分析结果进行对比,表明湿模态分析在在轨补加飞行器贮箱结构分析中的重要作用,从而为贮箱的结构优化提供依据.     

基于Twincat的移动机器人制孔系统北大核心

为了提高自动制孔效率与孔质量,以及提高我国自动化制孔自主研发能力,提出了一种移动机器人自动制孔设备,该设备主要包括移动装置、机器人、末端执行器、系统附件。并设计了"EtherCAT+Profibus"主从分布式控制系统,以Beckhoff EtherCAT控制系统作为主控,对移动装置、机器人、末端执行器、上位机人机交互界面进行协同控制,可实现多工位自动切换、孔的法向调平与基准检测、试刀、换刀以及自动制孔流程。     

三角转子膨胀机在跨临界CO2制冷循环中的应用分析

在高压比跨临界CO₂制冷循环中,采用膨胀机替代节流元件对提高循环效率有较大的潜力。分析了以三角转子机械作为膨胀机的运行机理,对三角转子膨胀机的工作过程进行计算和分析,并从形状因子、转子型线、进气角度、偏心距和轴距系数入手,讨论了影响三角转子膨胀机的影响因素。在设定情况下,使用三角转子膨胀机可以通过将10 MPa、313.15 K的超临界CO₂膨胀至3.49 MPa、273.69 K,并将制冷系数提高23.7%。形状因子和进气角度是影响膨胀机运行效果的主要因素,需选取适当的参数来提高效率。     

一种运载火箭高码率遥测系统设计方案

高码率是我国运载火箭遥测系统PCM-FM体制未来发展方向之一;为解决高码率数据传输过程中出现的无线作用距离下降和基带传输距离不足的问题,参考目前通信领域的技术发展前沿,提出了采用多符号检测(MSD)和Turbo乘积码(TPC)技术解决高码率遥测无线作用距离下降的方案,可在保持箭上发射机输出功率和地面接收天线直径不变的情况下额外获得约6 dB的信道增益,确保测量数据通信正确可靠;同时采用了多级树形拓扑结构、新型基带通信协议和帧格式设计方法解决了高码率条件下基带数据传输距离不足的问题,并以某新型运载火箭为例,给出了高码率遥测系统的组成构架结构.     

液氢贮箱微重力喷射降压特性数值模拟研究

为研究在轨环境下,热力学排气系统对低温推进剂贮箱的控压性能,采用CFD方法对微重力条件下液氢贮箱内过冷液体喷射过程开展数值模拟研究,对比计算不同喷射区域、喷射流量、喷射速度等因素对箱内物理场分布与压力变化的影响。计算结果表明,低流量流速下,气相区喷射流体无法形成射流,将在喷口处堆积成液团并逐渐积累,降压效果较弱;而液相区喷射几乎没有降压效果。随着流量流速增大,喷射降压效果均有提升。低流量时,气-液相区喷射可以认为是气、液相区单独喷射的叠加,随着流量流速增大,射流对于气、液相区扰动具有交互影响,不再具有叠加性。整体来看,气-液相区喷射降压性能优于单独区域喷射,液相区喷射降压效果最弱。     

碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)复合材料拉拔制管工艺设计和模拟

从太空制造角度出发,设计了一种碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)预浸复合板料拉拔连续制管工艺.综合考虑了预浸复合板料的供料放卷过程、冲压、拉拔成形工步和超声焊接工序,并创造性的提出了卷曲拉挤成型方式.利用Johnson-Cook和Holzapfel-Gasser-Ogden模型构建了一种以PEEK为基体,以碳纤维编织布为增强体相互叠加的材料模型,通过实验数据确定材料参数.采用商业软件ABAQUS对各工序分步进行了地面条件下的有限元数值模拟,分析了预浸复合材料板材在供料放卷、冲压拉拔成形过程中的应力分布,并采用蔡-希尔最大变形能理论证明了本文设计的放卷模具和卷曲成形模具可以进行连续制管.在焊接过程中,分析了预浸料基体PEEK在焊接区域产生的Mises应力分布,证明了超声波焊接方案对管材表面质量的影响较小.模拟结果表明,所设计的连续拉拔制管工艺能够快速有效地生产出表面良好的管材.仿真结果可为后续复合材料在轨拉拔连续制管的工艺设计和制造提供借鉴.     

支承舱减振性能分析

支承舱是运载火箭与航天器之间的重要连接结构,支承舱的振动特性是力学环境设计需要考虑的因素之一.本文从振动环境控制的角度进行支承舱结构动力学分析,阐述了一种基于支承舱振动特性研究的改善航天器力学环境的方法.在有限元建模过程中,引入了材料级性能试验.计算并比较了不同材料支承舱结构对航天器振动环境的作用,比较了连接面形式对振动环境的影响.基于分析结果给出了进一步研究的建议.     

航天器多总线系统网信息仿真系统设计

针对航天器系统网多组1553B与串行总线通信的应用情况,设计了一种航天器多总线系统网信息仿真系统;系统采用三层网络的数据系统架构,使用C语言与CVI混合编程以多线程机制模拟遥测遥控数据的采集、处理、显示及存储,具有人机界面友好,可靠性、实时性高及成本低的特点;试验结果表明,该系统功能及性能完全满足航天器系统网信息仿真要求,有效支撑了航天器系统网的总体设计,大幅度降低了研发周期。     

基于LabVIEW的增压控制器测试设备软件设计

LabVIEW作为一种功能强大的虚拟仪器开发环境得到广泛的应用。利用LabVIEW设计测试设备软件,读取存储在EXCEL表格中的贮箱压力值,通过RS485串口通信发送给增压控制器作为模拟压力值,增压控制器通过接收的压力值来控制电磁阀的启闭以此验证增压控制的功能,实现软件的测试功能。利用LabVIEW可以设计出简洁友好的界面,方便操作和观察。有效降低程序的计算量,能够做到实时读取和发送。     

航天器姿态跟踪系统的自适应滑模控制

针对存在不确定惯量矩阵和外干扰的刚体航天器姿态跟踪系统,提出了一种自适应滑模控制方法。首先建立了姿态跟踪误差动力学方程,并对刚体航天器跟踪误差动力学定义了滑模,设计了自适应滑模控制律,该控制律的优点在于可以估计系统不确定块,消除了传统滑模控制中对不确定界的要求。Lyapunov分析表明了提出的自适应滑模控制器确保闭环系统取得渐近稳定性。仿真结果验证了提出的控制策略的有效性。