球面逼近求解变形曲面法向矢量算法研究

提出一种利用球面逼近空间变形曲面计算变形曲面上任意点法向矢量的算法。首先测得变形曲面上目标点周围离散点坐标,计算逼近球心初值;然后将离散点到逼近球面距离的均值作为目标函数,采用模式搜索算法,调整球心坐标值,经过循环迭代,最终获得与变形曲面的逼近精度在给定误差范围内的球面,进而计算出目标点的法向矢量。以机身某段壁板曲面为例,求解其变形后钻铆点的法向矢量,与其钻铆点理论法向矢量进行对比,结果表明,该算法求解稳定,计算效率及精度满足自动钻铆工艺要求,适合于空间变形曲面上任意点法向矢量的计算。     

空间曲线的直线圆弧逼近算法研究

提出了一种利用直线段和圆弧逼近空间曲线的计算方法。其基本原理是,首先人为将空间曲线近似分解为一定数量的直线段和圆弧段,并给出切点的坐标值作为初值。然后用点到直线的平均距离以及点到圆弧的平均距离作为搜索目标,通过采用模式搜索算法,逐个切点坐标进行调整,经过多次循环迭代,最终获得与原空间曲线的误差为给定误差的由直线和圆弧组成的空间曲线。计算结果表明,该算法稳定,计算效率及精度高,适合于空间曲线的逼近。     

月基光学天文望远镜反射镜转台的设计

为了在月球上完成天文观测任务,对月基反射镜二维跟踪转台进行了热力学分析及结构设计。采用航天轻量化法设计反射镜的二维转动机构以减少载荷重量;采用外转子机构实现垂直轴系以大大提高系统沿发射方向的一阶模态。由于水平轴系跨度较大,设计中采用了一端固定另一端游动的精密轴系,并通过合理设计深沟球轴承游隙有效解决了温度变化导致的转动机构卡死的问题,进一步提高了机构的可靠性。为了满足精度要求,系统采用蜗轮蜗杆+步进电机驱动方式,严格控制蜗轮蜗杆的加工及安装工艺。在控制中以光电开关为位置定位元件,使得转台的单轴指向精度优于60″。验证试验显示:系统发射方向的一阶谐振频率达到81Hz,它可在-25℃~+60℃温度下正常工作,其指向精度(方位及俯仰)≤60″。结果表明该转台具有精度高、力学性能好、可靠性高、重量轻等特点。     

坐标变换在空间望远镜误差标定中的应用

为满足空间望远镜地面测试与标定,提出了利用坐标变换原理实现室内动靶标检测架模拟空间望远镜跟踪卫星场景的计算模型,仿真结果与球面三角学计算一致。采用坐标变换方法推导了望远镜探测系统与望远镜回转中心不重合情况下,探测系统的跟踪误差与两者位置偏差的关系。设定靶标转速4(°)/s时仿真结果表明,竖直轴方向位置误差0.2m时,只引起望远镜俯仰角跟踪恒定偏差5.65874°,其余角度、角速度和角加速度的偏差均近似为0(数量级小于10-12);水平轴方向存在0.002 m的位置误差时,方位角跟踪角误差0.05678°~0.13925°,方位角速度和角加速度误差分别为0.00701(°)/s、0.00256(°)/s2,耦合引起俯仰跟踪角度误差数量级10-4,角速度和角加速度误差数量级10-6;视轴方向的位置偏差对跟踪结果无影响。该结论可为空间望远镜检测与装调提供参考。     

圆感应同步器系统误差的动态提取与补偿

由于采用圆感应同步器的光电转台系统的精度取决于圆感应同步器的角位置测量精度,故对圆感应同步器的系统误差进行了研究。分析了圆感应同步器系统误差的产生机理;使用相关的实验装置对圆感应同步器的系统误差进行了动态的定量测量;最后,结合数据处理和误差机理,确立了圆感应同步器的动态误差模型,并结合误差模型对圆感应同步器的输出信号进行补偿。对补偿方法进行了实验验证,结果显示:实验中使用的720极12位圆感应同步器的动态角度测量精度由补偿前的11.25″提高到了1.17″,角速度估计精度由修正前的0.72(°)/s提高到了0.09(°)/s。这些结果表明提出的动态误差补偿方法能够显著提高圆感应同步器的动态测量精度,满足光电转台指向控制系统的精度要求。     

金合金导电环刷丝结构与转速对配对副材料摩擦性能的影响

导电滑环是实现两个相对旋转机构之间电流、信号传输的装置.本实验探究刷丝结构与转速对配对副材料的摩擦性能影响.结果 表明:常温常压下,配对副的接触面积越大,摩擦系数越大,接触电阻越小;反之,摩擦系数越小,接触电阻越大;单丝结构配对副材料的摩擦系数最小且稳定.     

空间导电滑环绝缘环片等离子喷涂Al2O3绝缘涂层的性能研究

为解决空间导电滑环中非金属绝缘环片存在的结构稳定性差、加工困难等问题，在2A12铝合金基体上利用大气等离子喷涂技术沉积了Al₂O₃陶瓷涂层，以替代非金属绝缘材料，研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度和绝缘性能。结果表明：由原始纳米颗粒经过团聚-烧结制备的Al₂O₃球形粉末的物相主要为α-Al₂O₃,喷涂后涂层中的Al₂O₃以α相和γ相共存，涂层与基体的结合良好，涂层的孔隙较低。制备的涂层组织结构均匀致密，涂层内无明显的宏观裂纹和大孔洞，虽未采用封孔处理，但涂层在大气环境下直流电压为1 000 V的绝缘电阻测试中仍表现出较高的绝缘性能，可满足空间导电滑环绝缘环片的服役要求。