某星载电子设备结构总体设计

文中介绍了某星载电子设备结构总体设计过程,针对卫星安装平台的特点和相关技术要求,具体阐述了总体结构设计、热设计、抗力学环境设计、电磁兼容性设计、抗空间辐射设计等设计方法和设计思路,从而了解星载电子设备结构设计与一般电子设备结构设计的区别,实现结构设计的“卫星化”。文中结合型号设计的工程经验,在轻量化结构构型、大功率现场可编程门阵列(FPGA)芯片散热、抗空间辐射设计措施等方面做了一定的研究,其设计方法和思路可供同行参考。     

天问一号高分相机星载接口分析与设计

为了提高天问一号高分相机的星载接口力热性能,以相机基频和星载温度差为输入开展结构设计.首先,介绍了常见的光学遥感器星载接口的支撑方式,分析了火星探测高分相机对星载接口支撑方式的需求.其次,建立遥感器光学性能与星载支撑接口的对应关系,通过蒙特卡洛分析方法确定接口空间位置相对变化对反射镜的影响,识别出影响整机刚度和热稳定性...     

星载小型二轴稳瞄转台结构设计

星载小型二轴稳瞄转台是空间产品,它可以实现对成像系统光轴的稳定及对目标的跟踪。首先根据产品设计要求、空间产品环境要求及试验大纲,设计二轴稳瞄转台结构。其次基于ANSYS Workbench平台,按照环境试验要求对二轴稳瞄转台进行环境仿真分析,分析结果表明,星载小型二轴稳瞄转台结构设计合理,具有较好的抵抗加速度载荷、正弦载荷及随机载荷。最后对已加工装配的二轴稳瞄转台进行随机振动试验,结果表明结构设计满足设计要求,分析结果正确合理。     

星载SAR微带天线和波导裂缝天线的结构设计

文中针对星栽SAR天线的结构形式,首先论述了微带天线的结构设计,从效率、材料、工艺三方面总结了微带天线的不足.然后从材料、分层设计、加工方法及可制造性设计方面论述了波导裂缝天线的结构设计.根据星载SAR天线的指标要求,通过设计实例与试验测试相结合的方法,表明设计合理,满足要求,并给出了微带天线和波导裂缝天线的比较,为实...     

星载雷达发射机支撑架结构优化设计及动力学分析

星载雷达在发射和飞行过程中需要承受多种振动和冲击,其所处的复杂环境条件对雷达结构件的设计提出了很高的要求,传统的以经验为主的结构设计流程由于存在设计周期长,研制成本高,设计结果不能最优化等缺点,难以满足要求.文中提出了基于数值模拟的新的优化设计流程,针对星载雷达发射机中承载合成器和分配器的支撑架结构进行了系统的动力学仿...     

高分辨率空间相机星载接口设计

针对高分辨率空间相机热稳定性和力学特性存在的问题,对星载接口的约束、热适应性、力学性能等方面进行了研究,提出了一种基于运动学支撑的柔性星载接口。根据某卫星结构要求,确定了空间相机的卧式4点连接布局方案,并对星载接口开展了热适应设计,引入了柔性环节结构,通过螺旋理论验证了约束的准确性;以随机振动响应最小为目标,优化了柔性环节,得到了柔性环节的关键尺寸参数;采用有限元软件,对星载接口性能进行了仿真分析。研究结果表明:该星载接口结构满足约束要求,既能保护空间相机结构免受发射段的剧烈振动,又保证了其在轨工作时良好的热适应性。     

星载波导裂缝天线的动态响应特性研究

动态响应分析是星载结构力学响应分析的重要组成部分。以星载波导裂缝天线为研究对象,采用通用大型有限元分析软件ABAQUS,建立了天线的力学仿真模型,进行了模态分析,得到了结构的固有频率及振型。采用LMS Test.Lab软件进行了模态试验,实测天线结构的固有频率和振型,并与有限元仿真结果进行了比较,验证了计算模型的准确性。基于模态仿真与试验结果,对天线结构进行了随机振动分析,得到了相应的结构强度、刚度响应和安全裕度数据。结果表明,力学仿真模型准确,该天线的结构设计满足星载环境设计要求。该仿真分析及模态测试对天线的结构设计有着重要的意义。     

某星载雷达电子设备的刚强度有限元分析

星载电子设备是卫星雷达的重要部件,其结构刚度与强度直接关系到卫星雷达的性能。为保证某星载电子设备在严酷的力学环境下不失效及不被破坏,文中采用通用大型有限元分析软件ABAQUS建立其力学仿真模型,进行了模态分析和加速度过载、正弦振动及随机振动等工况下的力学分析,得到了结构的固有频率和振型以及各工况下相应的结构强度、刚度响应和安全裕度数据。结果表明,该电子设备的结构设计满足星载环境设计要求。该仿真分析对星载电子设备的结构设计有着重要的意义。     

面向空间应用的3-R(SRS)RP多环机构操作臂结构设计及逆运动学分析

针对空间在轨操作任务需求,为了得到高刚度、高强度、多活动度和大工作空间的操作臂,将多个3-R(SRS)RP多环机构模块串联组成多环机构操作臂.基于多环机构构型,提出一种空间操作臂整机结构设计方案:包含SRS复合铰链结构设计、多环机构模块结构设计、多环机构系统结构设计.SRS复合铰链的结构设计是基于一种改进的球副机构展开,该球副构型可复合双球副及额外转动副,且所有运动轴线相交于一点,提高了运动精度并简化了运动学模型.模块及系统结构设计主要表现在多环机构模块之间的连接平台和连接杆件的结构规划,以保证动、静平台上转动副轴线重合,满足折展和弯曲等运动需求,并解决了运动链耦合时的结构干涉问题.此外,建立了多环机构模块及系统的逆运动学模型,并进行了逆运动学分析.通过数值求解其工作空间发现,三模块操作臂在工作空间即可实现大的可达工作空间及弯曲角度.这一结论为后续样机的研制提供了理论基础.     

某星载天线配电器结构设计与仿真分析

星载天线配电器是卫星对载荷母线的分配与控制单元,天线配电器开关机控制与放电控制的可靠性对雷达系统设备的可靠运行非常关键.为了实现配电器小型化设计,减少内部大量布线,优化结构与电路布局,文中根据星载天线配电器电路设计及使用的特点,提出了新型的设计方案,改变了常规的设计理念,采用多层叠加组合方式完成配电器的设计,不仅比初始方案减小21%的体积,解决了内部走线困难的问题,而且也方便了配电器的装配、调试与维护,可以实现单层单元的备件互换,提高产品的可靠性.利用ANSYS软件对新型结构设计方案进行了力学与热学仿真分析,优化结构设计,分析结果满足星载环境要求,并在振动及温度循环试验中得到了验证.     

某大型双耳式车载天线座系统设计

随着我国国防事业的快速发展,装备结构形式越来越趋向于向大型化和轻型化两极发展。在需要移动式大功率发射的情况下,大型车载天线座系统的设计便成为装备研制的核心内容。为了有效利用设备空间,提高天线座整体的稳定性,同时满足野外车载设备工作的需要,文中从总体布局、结构形式、传动设计、散热及防雨设计等方面对某大型车载天线座系统进行了阐述,实现了工程设计并已交付客户使用。     

Design and control of flexure based XYϑZ stage

This article presents the design and control of an ultraprecision XYϑ_Z stage with nanometer accuracy. The stage has a plane mechanism and symmetric hexagonal structure which consists of a monolithic flexure hinge mechanism with three piezoelectric actuators and six flexures preserving the plane motion. The symmetric design reduces the effect of temperature gradient on the structure. Because the relationship between design variables and system parameters are quite complicated and there are some trade-offs among them, it is very difficult to set design variables manually and optimal design procedure is used. The objective of design is maximizing the 1^st resonant frequency to improve the dynamic characteristics. The reason is that the stage must move with heavy load of about 20 kg. The higher resonant frequency also makes the stage stiffer and stronger against the dynamic force and moment. This paper describes the procedures of selecting parameters for the optimal design and a mathematical formulation for the optimization problem. The stage was designed to attain ±10 um in the X- and Y-direction and ±90arcsec in the yaw direction at the same time and have the 1^st resonant frequencies of 455.5 Hz in X- and Y-direction and 275.3 Hz for yaw direction without load. The stage was fabricated according to the optimal design results and experimental results indicate that the design procedure is effective. A conventional PI control results are presented for ultraprecision motion.     

二次雷达天线小型化设计

随着雷达机动性的提高,对天线尺寸和重量提出了严格要求,二次雷达天线通常安装在雷达主天线上端,对尺寸和重量要求更为严格,小型化设计显得非常重要。通过独特的列馈源结构设计和对天线箱体的优化设计,实现了某型二次雷达天线的小型化。     

某机载SAR天线布局研究

机载SAR天线及转台结构设计中很关键的一点就是天线布局方案的设计.由于天线罩的包络空间有限并且不规则,使得天线布局方案设计复杂,不易优化.针对某机载SAR系统给出了三种天线布局设计方案,并使用Inventor软件的驱动约束功能对天线布局方案进行了简单有效的运动仿真分析,给出了优化设计建议.布局方案及设计方法可以为同类机载SAR天线布局方案设计提供参考.     

Hydrodynamic characteristics and optimization design of a bio-inspired anti-erosion structure for a regulating valve core

Cavitation is the main failure mode of coal liquefaction regulating valve, which seriously limits the service life of the regulating valve. In order to restrain cavitation in the regulating valve, a bio-inspired anti-cavitation structure inspired by the red willow of valve core is proposed. Distributions of pressure, velocity and vapor volume fraction in the bionic valve under different openings (30%, 40%, 50%, and 60%) and inlet pressures (2.0MPa, 3.0MPa, 4.0MPa, and 5.0MPa) are discussed. In addition, the parameters of bionic valve structure are optimized using NSGA-II algorithm, the field synergy principle is applied to evaluate the flow field optimization in the bionic valve. The results show that the cavitation area and cavitation length in these bionic structures are reduced significantly compared with the traditional smooth structure. And the anti-cavitation performance of the trench structure is the best, when the inlet pressure is 3 MPa and the opening is 30%, the vapor volume is 0.10 mm³, the vapor volume is reduced by 98.07% compared with traditional smooth structure. Convex hull structure is the second. When the inlet pressure is 5.0 MPa, the vapor volume of the traditional smooth structure is as high as 148 mm³, and the vapor volume of the convex hull structure is 35 mm³, the vapor volume of the trench structure is 19 mm³. Through the field synergy theory to evaluate the internal flow field, it is found that the effective viscosity coefficient in the traditional smooth structure regulating valve varies from 0.7 to 1.2, that of the bionic trench valve changes from 0.1 to 0.5, both the flow resistance and energy consumption in the trench structure valve are reduced. It is proved that the bionic trench structure of the valve core can effectively improve anti cavitation performance and optimize the internal flow resistance of the flow field, which is of great significance to the optimal design of the control valve.     

基于紧凑结构的Czerny-Turner光谱仪的程序化设计方法

在满足光谱性能的同时,能最大化减小Czerny-Turner(CT)光谱仪光学系统尺寸,并防止入射光线与衍射光线发生干涉,创建了完整的结构参量选定体系。提出了光栅方程的变式,确定了防止入射光线与衍射光线发生干涉的约束条件,建立了光路结构的数学模型,确定了各个结构参量的计算公式。在此基础上将参量的确定过程编程简化,输入系统的分辨率、波长范围、数值孔径值和元件之间最小距离,即可直接得到光路结构的所有设计参量,实现了快速通用的CT光谱仪的设计方法。通过实例验证得到光谱范围780～1020 nm、分辨率0.4 nm、体积54 mm×56 mm×30 mm的光谱系统,可为其他设计提供参考。     

高分辨宽光谱微型拉曼光谱仪的设计

为了同时满足光谱分辨率、光谱范围、探测器(CCD)上光谱信号覆盖区域要求,提出一种基于Czerny-Turner(CT)结构拉曼光谱仪的综合设计方法,通过Zemax软件采用逐步手动调节光栅倾斜,自动优化聚焦镜、柱面镜以及CCD间倾角和距离的方式,设计出全波段光谱分辨率优于4cm-1,光谱波数范围为80~3 967cm~(-1),光学结构尺寸为90mm×130mm×40mm的微型拉曼光谱仪。     

一种机载曲面液晶显示器设计

文中论述了满足机载使用环境要求的一种曲面显示器的总体设计方案.首先介绍了曲面显示的优点及主要显示介质;然后介绍了机载显示的主要技术指标及环境要求;最后重点论述了曲面显示器的结构设计、曲面背光设计、曲面加热设计、减振设计等关键技术,并通过仿真分析得出关键指标,如亮度可达810 cd/m2,非均匀性小于9.3％,加热5 m...     

Heavy charged particle detectors based on high-resistivity epitaxial silicon layers

A technique for manufacturing heavy charged particle detectors based on high-resistance epitaxial silicon layers is described. The special feature of this technique is the design of a rectifying structure based on a Pd₂Si−Si heterojunction. The intrinsic resolution obtainedR _int=17 keV for α-particles of²³⁸Pu (E _α=5.49 MeV) demonstrates that it is possible to design heavy charged particle detectors based on epitaxial silicon layers with good spectrometric characteristics.     

50米升降塔的静力分析

简单介绍了车载的可升降50米天线塔架.运用拟静力法计算该塔架的风荷载,利用ANSYS工程软件建立了该塔架的三维空间有限元模型,分析了静力风荷载作用下结构的位移和部分构件的应力.分析结果为该塔架的结构设计提供参考依据,并对该种结构提出了改进意见.