基于高体分SiCp/Al材料的空间相机主支撑结构研制

作为空间相机光学元件的载体,主支撑结构对于确保光学元件相对 位置的长期准确稳定具有决定性作用。由于具有比刚度高、热稳定性好等优点,高体分碳化硅颗粒增强铝基(SiC_p/Al)复合材料 非常适用于航天光机结构。利用超声波钎焊技术可以解决高体分SiC_p/Al材料的焊接问题,这 为其在空间相机主支撑结构上的应用奠定了基础。介绍了一种基于高体分SiC_p/Al材料的某空 间相机的主支撑结构。通过工程分析比较了同一主支撑结构分别采用TC4和高体分 SiC_p/Al两种材料时的力学性能差异。结果表明,采用高体分SiC_p/Al材料制成的主支撑结构在质量上轻了31.8%,在一阶频 率上高了25%。通过力热试验可知,该主支撑结构在焊缝强度和尺寸稳定性等方面均满足使用要求。     

空间相机桁架杆接头结构研究

在大跨度空间结构中广泛应用的桁架结构在大尺寸空间相机主支撑结构中的应用越来越多.桁架杆与安装光学元件的框架之间的连接接头是桁架式主支撑结构的重要组成部分之一.综合比较了桁架杆接头的几种常用结构形式,结合复合材料零件与金属零件的3种连接方式,提出了一种一端与桁架杆胶接、另一端与框架螺钉连接的桁架杆接头.该桁架杆接头设计有...     

空间光学遥感器光学镜面有限元分析结果的后处理

光学镜面是空间光学遥感器的重要组成部件,刚体位移和面形误差是评价其环境适应性的重要指标。介绍了一种从Pantran/Nastran软件的有限元分析结果中提取光学镜面的刚体位移和面形误差的方法。首先对Patran输出的原始数据进行预处理,消除原始数据误差;然后采用坐标变换法计算光学镜面的刚体位移,并通过法方程法直接进行求解,没有出现病态矩阵问题;最后通过球面方程拟合法计算光学镜面的面形误差,将球面拟合问题转换成3变量最优化问题再进行处理,并采用高斯-牛顿法进行数值迭代求解。经工程实践证明,该方法具有计算简洁准确、计算速度快等特点。     

桁架接头对遥感相机桁架的影响

桁架结构在大中型遥感相机中已被广泛应用。理想的桁架接头为铰接接头,但在实际工程应用中人们却经常采用刚性连接接头。为比较采用两种接头的桁架的整体刚度及支杆材料利用率,首先对桁架中常用的两脚架结构进行了分析。然后,以锯齿形四角架桁架为例,从理论上计算出了两种不同接头的桁架的基频及受前框自重时支杆的最大应力。结果表明,两种接头的桁架的整体刚度几乎一样,但采用铰接接头的桁架比采用刚性连接接头的桁架材料利用率高,支杆可节省重量约21.87%。最后,用Nastran软件进行了有限元分析。结果证明,该理论计算结果是正确的,两种计算结果的差别小于1.12%。     

空间相机反射镜镜面面形处理

镜面面形误差是空间相机反射镜的重要指标之一,对空间相机反射镜结构的设计及优化具有重要的指导意义。为分析空间相机反射镜在各种工况下的面形误差情况,以球面镜为例,对镜面面形误差的计算方法进行了研究。采用三种不同的球面拟合方法对变形后的反射镜镜面进行球面拟合,并计算得变形后反射镜镜面面形误差的RMS值和PV值。最后,通过计算实例对三种面形误差计算方法进行了比较,结果表明三种计算方法精度均满足空间相机反射镜镜面面形误差计算精度要求(优于1nm),综合考虑计算精度及效率,高斯-牛顿法为最佳计算方法。     

基于人工神经网络的某空间反射镜柔性支撑结构优化设计与分析

空间反射镜的支撑结构决定了反射镜的性能。通过有限元分析来优化支撑结构参数需要很大计算量,而且无法找到最优解。为了缩短设计周期,提出用人工神经网络来模拟反射镜组件输出特性和支撑结构参数间的非线性关系,并用MATLAB编制程序实现神经网络的建立和泛化,最终找到使反射镜输出特性最优的支撑结构参数。该方法不但能找到多变量优化的最优解,而且计算表明用神经网络泛化得到结果和有限元分析计算得到的结果相差在5%以内,精确度足以满足工程应用要求。     

桁架式空间光学遥感器热离焦分析

热离焦是空间光学遥感器在轨运行时离焦的主要原因。基于y-nu光线追迹法,得某离轴三反空间光学系统后截距的数学表达式。结合反射镜半径及光学元件间隔随温度变化情况,推导出了某桁架式空间光学遥感器热离焦量的近似计算公式。热离焦计算公式表明,热离焦量与温度成线性关系。     

空间光学相机结构中的机械结合面模型分析

机械结合面是影响结构动力学特性的重要因素,但在空间相机结构设计和分析中却很少应用。着重研究了两种螺栓结合面模型的动力学特性。首先,基于弹簧一阻尼单元模型和虚拟材料模型理论,建立了试验件的两种模型,并确定模型的参数。弹簧阻尼单元参数采用理论和实验结合的方法确定,虚拟材料模型的参数根据模型理论公式确定。然后,通过有限元计算,对比分析了两种模型在有限元情况下的试验件模态。最后比较了两种模型动力学特性的优缺点。结果表明,弹簧阻尼单元模型的振型与实际模态情况较吻合,虚拟材料模型的低阶固有频率值与实际模态情况较吻合。结果为结合面动力学模型在空间相机结构分析中的应用提供了依据。