X射线反射镜NiP芯模超精密车削技术研究

以聚焦型X射线反射镜的镍磷合金芯模为研究对象, 研究了单点金刚石超精密车削的切削深度、主轴转速、进给量等工艺参数对表面粗糙度的影响关系。结果表明,进给量对加工表面粗糙度影响相对最大,主轴转速、切削深度的影响呈弱相关关系。开展了NiP合金超精密车削工艺试验,得到切削深度、主轴转速、进给量的优化工艺参数,并初步建立了表面粗糙度预测模型。在此基础上,对Φ110 mm×140 mm的X射线反射镜镍磷合金芯模进行加工验证,获得了PV61.37~83.47 nm、RMS7.952~10.326 nm、Ra6.379~8.332 nm的表面粗糙度,圆度误差0.39 μm、斜率误差均方根值0.42 μm,满足X射线反射镜对芯模超精密车削需求,为后续大规格X射线反射镜超精密制造奠定了技术基础。     

X射线脉冲星导航探测技术发展综述

X射线脉冲星导航技术是一种具有发展潜力的新型自主导航技术,美国NASA、欧空局、日本JAXA等航天强国科研机构均将其列为重点发展对象,采用"自然界最精准的天文时钟"的脉冲星作为导航信标,可以大大提升航天器战时自主导航生存能力.本文综述X射线脉冲星导航探测技术的发展现状,深入分析X射线脉冲星导航对探测终端设备的需求,梳理出X射线脉冲星导航需要突破的关键技术及可实现的途径,为我国X射线脉冲星导航领域的快速发展提供了技术参考.     

掠入射聚焦型X射线脉冲星望远镜装配误差分析与在轨验证

针对掠入射聚焦型X射线脉冲星望远镜多源装配误差影响光学性能的问题,提出了空间X射线聚焦光学产品装配误差分析方法。综合考虑偏心、倾斜、离焦以及装配应力引起面形畸变等装配误差,基于小位移旋量理论和空间位姿变换矩阵构建产品装配误差理论分析模型。采用光矢量计算和蒙特卡洛法定量分析了装配误差对聚焦性能的影响,倾斜误差对聚焦性能影响最大,倾斜误差1’可导致焦斑RMS值增大约0.3~0.4 mm。0’、3.75’和6’视场所允许的倾斜误差极限分别为5.31’、3.14’和1.38’。偏心误差和离焦误差影响较小,视场为0~6’所允许的误差极限约为0.45~0.50 mm,离焦误差允许的变化范围为±5 mm。装配应力与自重产生的最大面形误差约为101 nm,RMS为14.17 nm,6~7’视场的面形误差对焦斑的影响最大(约9.46%)。搭建了具有多自由度调整与图像处理算法的装调系统,实现了焦斑RMS为0.78 mm的精密装配。地面装配试验与在轨遥测数据验证了装配误差理论分析与精密装配方法的有效性。该方法对空间X射线聚焦型望远镜的精密装配研究具有指导意义。     

X射线掠入射聚焦型脉冲星探测器热控设计

为了保证X射线掠入射聚焦型脉冲星探测器在复杂的空间热环境中正常运行,对该探测器进行了热控设计。分析了仪器对热设计的特殊影响及相应热控措施,总结分析了仪器的在轨温度情况,并结合热设计模型获得非测温点的温度结果。在轨温度数据分析表明,除低温工况下的光学系统温度超出指标要求外,仪器关键部位的温度均在热控指标范围内,验证了仪器热控设计的正确性。低温工况下光学镜头热变形对探测器性能影响的分析表明,预测的结果与观测数据一致。     

微尺度力敏器件力学特性及随机响应抑制研究

针对空间站用光学仪器上微尺度力学敏感器件随机振动响应值过大的问题,对该器件进行微尺度、精细化建模,研究其力学特性,并对其随机响应采取有效抑制措施。首先,探讨了微尺度模型边界协调和微尺度有限元变分问题,根据微尺度结构特点,建立4种模型,在整机中进行系统级随机振动仿真分析,研究了4种模型微尺度结构的力学特性。接着,在分析比较随机加速度响应值、位移响应值与应力响应值的基础上,对力敏器件微尺度建模方法进行了深入讨论。然后,对力学敏感器件采取了随机响应抑制措施,并进行了仿真分析。最后,对该光学仪器进行了力学试验、热试验和测试试验。结果表明,该光学仪器功能正常,微尺度结构随机加速度响应RMS值最大降低42.4%,随机应力响应降低均在20%以上,应力安全裕度均远大于零;仿真与试验加速度响应结果最大相对误差均在10%以内。证明了所提出的微尺度结构截面四单元建模方法精准、可靠。     

考虑平面形状误差的配合表面接触状态研究

为提高装配接触分析的准确性,对考虑平面形状误差的配合表面接触状态进行研究。以平面为对象,考虑加工导致的形状误差,提出一种形状误差与装配力共同作用下的配合表面接触状态理论分析方法。在此基础上,提出配合误差的概念及计算方法,揭示形状误差对装配精度的影响关系。随后,采用有限元法验证所提方法。结果表明:该方法是有效的,准确预测了考虑形状误差情况下配合表面的接触状态,并计算了配合误差。文中所提方法可为考虑形状误差的装配精度预测与分析提供参考。     

澳科一号卫星太阳X射线探测器探测效率标定研究

太阳X射线探测器（Solar X-ray Detector,SXD）是“澳科一号”卫星B星（Macau Science Satellite-1B,MSS-1B）的主要载荷，包括软X射线探测单元（Soft X-ray Detection Unit,SXDU）和硬X射线探测单元（Hard X-ray Detection Unit,HXDU）两部分，采用硅漂移探测器（Silicon Drift Detector,SDD）和碲锌镉探测器（Cadmium Zinc Telluride,CZT）双通道设计。太阳X射线探测器通过同时观测太阳精确的能量谱和强度信息，量化太阳耀斑的水平并研究其演化过程和机理等科学问题。为了实现从观测数据到真实太阳X射线数据的反演，需要对SDD和CZT的探测效率进行标定。利用蒙特卡罗程序MCNP5对SDD和CZT探测效率进行了模拟计算，并在单能X射线地面标定装置上开展了软、硬X射线探测效率标定实验。结果表明：SDD和CZT探测效率的实验结果与模拟预期结果吻合较好，其中，SDD-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过3.59%@16 keV,CZT-1的实验效率和模拟效...