结构优化在空间可展开天线中的应用及展望

空间可展开天线是航天领域发展的重要方向,具有重大战略意义和重要经济社会价值。首先,对结构优化技术、面向增材制造的拓扑优化与点阵填充等先进轻量化设计技术的应用进行综述;然后,根据典型使用环境和设计要求,着重介绍近年来结构优化技术在空间可展开天线零部件结构优化和馈源阵支撑结构概念设计中的典型应用案例;最后,考虑未来空间超大口径及高精度可展开天线的设计需求,对先进轻量化设计技术的应用前景进行展望。结构优化技术与设计经验相结合,正在推动设计理念的创新,将成为先进航天器设计的核心工具和必备的标准流程。     

大型可展开天线型面热变形近景摄影测量

为确保高精度可展开天线的在轨性能,验证设计、材料和工艺的可靠性,提出采用数字近景摄影测量技术在地面模拟环境下对可展开天线型面进行热变形测试。设计了人工测量与自动测量两种方案,主要采取了高低温环境下相机防护、耐高低温测量标志和极低膨胀长度基准尺等措施保证了大温差极端环境下的测量实施。结果表明,天线型面精度随温度的变化而变化,且三个测量循环的变化规律较为一致,均在+60℃温度节点时型面精度最差,其均方根误差(RMS)最大值达到了0.220mm(人工测量),但也满足了天线型面精度小于0.5 mm的技术设计指标要求。对于40℃和80℃的温差时,人工测量型面变形量的RMS分别为0.045 mm和0.083 mm,也分别满足了其天线型面变形量技术设计指标0.100 mm和0.150 mm的要求。同时验证了自动测量与人工测量测量结果的一致性,均能满足测量技术设计指标的要求,为高低温测量试验的自动化实现提供了一种可拓展性思路。     

一种新型张力-杆系结构展开过程动力学研究

针对新型张力-杆系结构展开过程复杂导致动力学分析困难的问题,采用多柔体动力学方法,提出了张力-杆系结构的全新多体系统模型,实现了结构的展开过程仿真,研究了不同的绳索加载方式对桁架展开动力学行为的影响,总结了绳索力光滑加载方式的优势,揭示了桁架壁厚和绳索张紧力大小对张力-杆系结构展开过程的影响机理,结果表明杆件壁过薄及绳索张紧力过大均对结构展开过程中桁架受力产生显著影响。在此基础上,提出了张力-杆系结构的理论驱动力矩,给出了力矩与桁架杆件展开角度之间的关系,可以为电机选型提供参考。新型张力-杆系结构动力学分析为实际工程应用提供一种新的建模与仿真方法。     

心外膜标测系统图形显示软件的设计

心外膜标测是一种精确测量和观察分析心脏电活动的方法,辅以直观的实时显示图能为外科及内科医生提供一条准确迅速的判断指标．介绍了基于VC 的64导心外膜Mapping标测系统的软件设计与实现,包括特征点提取算法、多导同步心电监测、等值线图的绘制等．并着重介绍了其中的等值线图绘制的两种方法:一是对网格数据实施等值线追踪后,连接各等值点,再加注数值标记即可;二是对网格化的数据按照一定的规则,直接对各分块填充不同的颜色,配上颜色尺度条便可表征不同的数据．     

织机差异后梁高度制下纬纱行为研究

为研究不同区段设置不同后梁高度下纬纱在织物中的布置,选用2/16.7tex精梳毛纱作经纬纱线,配置平纹和固定经纬密度,将经纱分成若干区段并错位分开,用一根硬质抬杆插入并置于后梁上。变化抬杆高度H、织纬循环W、分离宽度K进行试样,测试分析示踪纬平均波幅珡Y、波幅CV值以及布面品质为评定指标。试验结果表明:在保持布面品质较好、织造较为顺利情况下,H值越大,珡Y值越大,H为7cm时纬纱弯曲最为显著,珡Y值可达5mm以上;同时需要W值配合取12～24,K值配合取1.5～3.5cm。     

非对称环形桁架索网天线预张力设计解析算法

为便于工程应用,提出一种非对称环形桁架空间索网天线预张力设计的解析算法.给出主网在与环形桁架中心线垂直的平面内平衡预张力的投影方程,再根据平面索网结构预张力优化的极小范数法计算公式求出主网绳索中的预张力;根据主网节点的张力纵向平衡方程计算出张力阵绳索预张力;将主网绳索中的预张力分别与特定的系数相乘,即可得到副网中对应绳索的预张力.分别用理论分析、非线性有限元数值仿真以及与其他索网结构预张力优化算法相比较的方式证明了所提算法的正确性、可行性和有效性.     

面向移动终端的隐式身份认证机制综述

面向移动终端的隐式身份认证机制通过监测移动终端环境以及用户行为等信息对用户进行透明且持续地认证,能够增强现有身份认证机制的可用性与安全性。该文对隐式身份认证技术的研究现状进行介绍。介绍了基于本地与基于网络的隐式身份认证框架;归纳总结出五类数据采集方式;对基于机器学习等多种用户分类算法进行了介绍,分析比较了各算法的正确率;归纳出两类访问控制机制,并对隐式身份认证所面临的模拟行为攻击以及用户隐私泄漏安全问题进行了讨论。     

空间可展开结构静力多稳态分析

受装配与展开需求的影响,空间可展开结构的铰链中普遍存在着间隙。空间可展开结构展开到位锁死后,由于铰间隙的存在,可展开结构在外载作用下的静力平衡位置不唯一,即存在静力多稳态现象。为了揭示静力多稳态现象的内在机理,以某伞状可展开天线为研究对象,利用无质量杆间隙模型对含间隙可展开结构进行静力学建模。分析了间隙尺寸、摩擦因数与杆长配置等对含间隙可展开结构静力平衡位置的影响规律。分析结果表明,间隙与摩擦是静力多稳态现象产生的原因;间隙尺寸越大,摩擦因数越大,含间隙可展开结构在特定外力下的静力平衡位置越多;不同位置的间隙与摩擦因数对静力多稳态现象的影响程度不同;杆长配置影响静力多稳态现象;通过施加合适的预紧力,可有效控制静力多稳态现象。     

可展开固体反射面天线折展机构设计及分析

针对传统固面可展开天线中旁瓣绕双转轴独立折展造成的系统同步性差及可靠性低的问题,设计并分析了一种单自由度折展方案。首先提出了基于粒子群算法的收拢态位姿确定算法,结合等效轴角定理给出了单自由度旋转展开的参数确定方案;以相邻旁瓣运动轨迹为基础,结合变密度拓扑优化方法给出了反射器背架设计方案,分析结果表明本文所设计背架可使反射器热变形降低62.5%,基频提高了4倍,充分证明了背架设计的有效性。以一款10 m口径固面可展开天线为对象进行了折展机构设计,并分析了折展过程中运动学、动力学参数变化规律。基于螺旋理论对折展机构进行分析,得出了多种消极运动副引入方案,并最终选取RSPRR进行机构非过约束设计。分析结果表明,本文所述的固面可展开天线可以完成收拢态与展开态之间的切换,收纳率达到了0.384,折展过程平稳可靠,验证了该设计方案的可行性。同时,相关研究方法及结论可以为固面可展开天线的设计提供技术参考。     

大型二维多折展开平面天线机构设计及动力学特性分析

随着空间对地观测范围和观测精度要求的不断提升,对大型平面可展开天线机构的需求越来越迫切.本文提出了一种全新的空间大型二维多折展开相控阵天线机构,对其进行了构型优选、结构设计及动力学特性分析.首先,建立了综合评价指标,优选出综合性能最优的天线整体构型方案.其次,对天线机构各部件进行了详细的结构设计,进行样机的研制与展开原...