大面积超薄蒸汽腔力学特性仿真分析

随着航空航天技术的发展,太空中电子元件的散热问题越发受到重视。蒸汽腔作为一种被动式的气液两相流传热器件,适用于解决航天器散热问题。然而当散热设备尺寸不断增大,常规厘米级尺度的蒸汽腔已经不能满足某些特定场景下的需求。然而蒸汽腔散热面积的增大,会带来更多变形和损坏的问题。本文对长宽尺寸为米级的大面积超薄蒸汽腔展开研究,通过代表体元法局部建模来探究整个腔体结构变化与腔体最大应力的关系。研究表明,蒸汽腔腔体最大应力受支撑柱直径、孔隙率、腔体上下板厚和腔体内外压差4个参数的共同影响,其中最大应力随着孔隙率、支撑柱直径和腔体内外压差的增大而增大,随着板厚的增大而减小。同时,给出了4个参数与最大应力的函数关系式,根据此关系式得到的最大应力与仿真计算结果的误差在15%以内。本文从力学角度分析了影响蒸汽腔结构稳定性的因素,为大面积超薄蒸汽腔设计提供了参考数据。     

一种小型化过程检测质谱仪的设计与研制

质谱仪是气体监测与分析的一种重要仪器。相比于传统气体传感器检测方式,质谱仪具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快等优点。本文研制了一台小型化过程检测质谱仪,采用双灯丝电子轰击电离源及四极杆作为质量分析器,检测器部分采用法拉第筒与电子倍增器双模式,电控单元以高频FPGA测控系统、大电流灯丝驱动电源、宽质量范围射频电源及高增益复合跨导放大器为核心。试验测试结果表明,该小型质谱仪各项性能指标优越,已达到市场上主流商品的水平,可广泛用于各类气体检测场合。     

基于最小二乘法的NTC热敏电阻动态标定方案探究

针对目前NTC型热敏电阻的出场量程无法满足-100℃～150℃的空间工作温度要求,提出了对MFS1-1热敏电阻在-100℃～-20℃温度范围内的阻值进行标定.采用比较试验方法动态测量B4型与MFS1-1型热敏电阻对应温度的阻值,通过最小二乘法拟合热敏电阻阻值与材料常数B值曲线方程,经过拟合值与试验值对比发现算术平均误差小于0.1％.     

基于VB和Access数据库的真空系统设计软件构建

本文通过大量的调研工作并根据真空系统设计原理和设计流程,建立了真空系统设计软件开发的过程模型,采用Visual Basic 6.0与Access数据库构建了真空系统设计应用软件。软件主要由启动模块、真空室参数设置模块、真空泵参数设置模块、抽气时间计算模块、保存工程模块等主要模块组成,适用于各真空段。采用计算机软件设计真空系统可以提高计算精度,大幅度提高真空系统的设计效率,缩短开发周期。     

航天器展开机构压力传感器无线测控系统设计

传统的航天器展开机构任务压力传感器参数测控系统使用有线的方式,展开过程中存在力轴转动网线跟随缠绕的现象,以往需根据位置调整采集终端,避免网线断裂,使用极不方便,且单点采集,不利于多通道部署和数据集成处理。为了解决上述问题,开发了一种基于ESP8266和LabVIEW的嵌入式分布式无线压力传感器参数测控系统,设计信号调理电路,ADC采集模块,使用ESP8266无线模块多点分布式组网;终端采集软件使用LabVIEW虚拟仪器平台,采用多线程低耦合的QMH队列框架,功能模块化编写,便于开发人员维护,实现设备通讯,传感器校准及数据采集处理等功能;使用PSP服务器动态实时共享试验数据,实现数据的网络快速传递,提高系统的数据处理速度;添加了增量式积分分离PID算法,实现了传动机构与传感器的联动,精确控制压力参数,同时具备数据动态拟合及超限报警等功能。系统运行稳定,数据采集频率和压力控制精度高,具有工程应用价值。     

基于Python的智能控制轮椅的研究与设计

针对普通电动轮椅功能单一的问题,利用Python控制及多传感器实现了对电动轮椅的智能控制。Python开发板控制驱动电机、传动机构,实现轮椅的行走和座椅的升降。倾角传感器、速度传感器、加速度传感器、超声波传感器实时测量和监控行走速度、加速度、座椅倾斜角度、障碍物情况,从而使系统自动判断和控制轮椅速度和刹车。特别是下坡时,当速度超过设定极限值,就自动进行刹车减速到适宜的速度。多功能轮椅具有太阳能辅助供电、手动剪叉式座椅升降、腿部加热、语音提示、刹车等多功能模块,提高了轮椅的舒适性、安全性和多用性。     

真空热环境下结构热变形试验方法研究

航天器空间结构的尺寸稳定性直接关系到航天器有效载荷和平台的在轨运行性能。为改进空间结构在轨环境下的尺寸变形测量与验证方法,开展了地面模拟在轨真空热环境下的结构热变形试验方法研究。在对国内外相关试验方法与测量系统典型案例分析的基础上,基于工业摄影测量原理提出了单相机+多摄站测量方式的试验方案,并研制了相机保护系统和相机二维运动机构,相机在真空热环境下通过运动机构的弧形导轨可以在一个弧面内二维运动进行不同角度图像拍摄,用来满足多摄站的测量需求;随后针对真空热环境下测量,分析了相机保护系统的光学窗口对测量相机标定结果的影响,通过仿真与试验验证了相机拍摄景深、圆形标志点对比度和比例因子对测量精度的影响,并提出了采集多曝光图像处理方法,从不同曝光下拍摄的圆形标志点图像中优选最佳的圆心提取和识别结果进行融合计算,来保证获取较好的对比度和亮度图像。最后结合典型试验件对提出的真空热环境下结构热变形测量方法进行了试验验证,试验结果达到0. 043 mm的测量精度,表明该方法可以有效满足未来航天器空间结构热变形的测量需要。     

星上热控回路阻值测试系统设计

开发了一种基于虚拟仪器的星上热控回路阻值测试系统。该系统在NI PXI硬件平台下集成了数字万用表和矩阵开关模块,在LabVIEW平台下开发了测控软件。系统通过控制开关切换实现了120个接入点的热控回路绝缘及阻值的快速自动测试,同时具备测试数据管理、报表生成等功能,与标定电阻的对比表明检测结果精确可靠,相对误差小于1%。实际应用表明,该系统集成度高,使用灵活,可极大提高检测效率,节约时间约80%,具有较高工程应用价值。     

航天器结构材料的应用现状与未来展望

随着大型复杂高精度航天器的迅速发展和深空探测器开发进程的加快,航天器对于轻质高强结构材料的需求异常迫切。轻合金、碳纤维复合材料等的进步为航天器结构的更新换代做出重要贡献,成为当前航天器结构材料的主体,增材制造的发展又为材料结构形式的改进提供了重要手段。文章从航天器结构材料的需求出发,分析了卫星常用金属材料与复合材料的基本性能、应用情况及存在的问题。最后结合近年来开展的预先研究和其他行业的材料发展及新兴技术的出现,对航天器用结构材料的未来发展进行了展望。     

基于机械臂辅助的卫星柔顺装配技术研究

针对卫星大型部件、重载单机装配中位姿调整、接触应力、重力卸载的控制问题,将机械臂辅助装配技术应用到了卫星装配中,提出了一种基于力传感交互控制的机械臂辅助柔顺装配技术。通过力传感器实时采集了机械臂末端作用力,进行了负载重力参数标定,提取了外力/力矩分量;建立了基于外部作用力/力矩控制的装配体位姿柔顺随动算法,对算法的误差识别及控制方法进行了分析;搭建了机械臂辅助柔顺装配系统,在某卫星结构舱板装配、星上单机装配中进行了应用实验。研究结果表明:力/力矩控制范围下限达到10 N/2 Nm,与传统装配方法相比,该技术具有位姿调整柔顺、装配接触应力可控、负载重力承载/卸载精确、适用于狭窄空间等优势。