摘要：充气展开自支撑臂是由层合铝膜和离散自支撑壳组成,可在无充气压力下实现对有效载荷的支撑。为提高充气展开自支撑臂振动特性预测精度,首先,基于Timoshenko梁理论和哈密顿原理,推导了自支撑臂振动微分方程,提出了考虑充气压力的预应力和构型变化的梁单元模型。该单元模型考虑了结构自支撑壳的离散分布特性,使建立的质量矩阵更接近自支撑臂结构的真实值。然后,通过实验对该模型进行验证,结果表明本文方法比传统梁单元模型具有更好的精度。最后,分析了充气压力和自支撑壳宽度等参数对自支撑臂结构振动模态的影响规律,结果可为充气展开自支撑臂的设计提供理论参考。

摘要：增阻式离轨是避免小卫星失效后产生空间碎片的高效方式之一。该文针对充气展开增阻薄膜球的离轨问题,首先,给出了充气展开薄膜球的全向增阻设计方案,提出了闭合三维球面变形收缩为紧致星型与星瓣Z型融合折叠方法,经零线宽与变厚度折叠形成密实立方体状;其次,基于小挠度球壳变形假设,分析了增阻薄膜球在极限高度200 km下受到最大气阻力时其球面的失稳临界压力,对比在室温和高温条件下薄膜球的临界压力变化,通过真空环境箱进行试验验证;最后,分析了不同碎片面质比与增阻薄膜球直径对离轨时间的影响关系。结果表明:聚酰亚胺薄膜球可作为空间碎片的全向增阻离轨设计的球状结构,随着球体直径的增大,其临界压力呈指数型下降;在相同的轨道高度,碎片的面质比越大,离轨时间越短;在相同的面质比条件下,碎片的轨道高度越高,离轨时间越长。

摘要：随着载人航天事业和行星探索任务的不断发展,再入返回运载工具受到运载火箭整流罩的大小限制越来越明显。针对降低返回系统重量以增加有效载荷的日益需求,一种新型充气式再入减速器成为国际上研究的热点。它具有易折叠包装、重量轻、展开阻力面积大,再入时弹道系数低和产生的气动热量小等明显优点,为航天员应急返回、深空探测以及有效载荷的回收提供了一种新的技术途径。重点对堆叠圆环型、单充气环薄膜型和双层锥形充气囊型等三种充气式再入减速器在结构设计、飞行测试、材料防热研究、气动特性仿真分析等方面的最近研究进展进行总述,并对充气式再入减速器的关键科学问题进行简要总结。

摘要：提出充气式桁架展开大尺度太阳能阵列结构设计方法,具有热固化复合材料充气铰实现高效折叠收拢,以及展开后提高结构刚度的特性。研制了原理样机,并进行了地面展开试验,验证了充气展开及其充气式桁架的性能。可展开桁架结构设计特色是将可折叠充气支撑管与刚性碳纤维杆相结合使用,减少热功耗并提高结构刚度。考虑可展开桁架的腹管设计以及材料固化前后对大尺度结构动态特性的影响,对太阳能阵列的半结构进行有限元建模,并采用BlockLanczos法求解结构的模态,计算分析了不同激励位置时结构阻尼对结构的振动响应。结果表明,所设计的充气式桁架展开大尺度太阳能阵列采用热固化方法,能实现大尺度结构从柔性大转动展开向高刚度结构特性的改变;且对低频结构具有振动抑制效果,其振动响应能受到激励幅值和载荷的影响,并显著改变结构的动力学性能。

摘要：微米尺度的沟槽是临近空间飞艇大面积减阻的一种可行的减阻形式.以临近空间飞艇减阻为研究背景,通过采用k-ωSST湍流模式,对微米尺度的三角形沟槽进行了流场分析,得到了三角形沟槽壁面流的速度场和压力场.通过计算不同尺寸三角形微沟槽的减阻率和沟槽内的流线形状,分析了微米尺度沟槽的减阻机理和不同沟槽尺寸对减阻能力的影响.研究表明,沟槽内的流线形状对沟槽的减阻能力有重要影响,尺寸合适的沟槽可以减小流体和壁面之间的切应力,减小流动阻力,对临近空间飞艇的蒙皮设计和减阻研究提供了一定参考.

摘要：缓冲技术是航天器着陆与回收的关键技术之一,研究如何有效地降低航天器过载对于保障人体及其内部设备的安全具有重要意义。采用有限控制体积法与文献测试进行对比,验证了数值仿真方法的正确性。以大载重返回舱为研究对象,对6个组合气囊着陆时缓冲过程进行了仿真,单参数变化讨论了外气囊初始内压、排气孔开启时机与排气孔面积对缓冲气囊性能的影响。提出了评估返回舱发生触底与反弹离地的判据。以最大过载和大载重气囊的比吸能为优化目标,采用最优拉丁超立方选取方法给出了仿真样本点,构建神经网络代理模型,进行了多目标遗传优化分析,优化了缓冲气囊的初始设计参数。结果表明,优化后的最大过载降低了17.717%,且大载重装置没有发生反弹。

摘要：针对气囊着陆缓冲与反弹问题,以对称的胶囊状双气囊缓冲系统为研究对象,提出了气囊的等效弹簧刚度和阻尼模型,讨论了着陆速度与气囊等效阻尼的变化关系。建立了双缓冲气囊的有限元模型,基于显式计算方法对双气囊有无排气孔的着陆缓冲过程进行了仿真,表明有排气孔气囊能实现软着陆。建立了有排气孔的芳纶织物双气囊缓冲试验系统,通过电磁快速释放装置完成了双气囊被动式排气孔的测试。结果表明,被动式排气孔的胶囊状气囊能有效起到缓冲作用,无侧翻和明显反弹,并验证了设计方法的正确性。

摘要：通过梳理气囊缓冲技术的发展历程和研究成果,总结缓冲气囊的一般构造、工作原理和设计流程。分别从气囊静态起爆展开特性研究、气体发生器与药剂研制、气囊动态起爆展开特性研究三个方面,介绍气囊缓冲关键技术。通过分析气囊缓冲技术典型特例——空气弹簧的研究现状,讨论既有气囊缓冲技术在工程结构隔震应用中所存在的问题,提出能够同时适用于天然地震动和爆炸冲击震动的地下防护工程概念性气囊式智能隔震系统构想。研究旨在拓宽气囊缓冲技术的应用范围,促进隔震系统向智能化、功能多样化方向发展。

摘要：针对降低返回系统质量与提高有效载荷的日益需求,一种新型充气式再入减速器成为国际上研究的热点之一。它具有易折叠包装、质量轻、展开阻力面积大、再入时弹道系数低和产生的气动热量小等明显优点,为航天员应急返回、深空探测以及有效载荷的回收提供了一种新的技术途径。文章针对单充气环薄膜型减速器再入时的气动特性,对其外围流场进行了仿真分析,对比分析了充气式减速器不同锥角及阻力面形状对气动特性的影响,结果表明,减速器所受的气动阻力与其锥角有明显关系,且具有非线性特点,当减速器锥角保持不变时,其阻力面的形状对气动阻力也有一定影响,且减速器再入过程中的阻力面形状可以改变其压力分布。文章最后给出了充气减速器外围的流场、温度场和压力场,以及它们的变化特征,这能为充气式减速器的结构设计提供一定的参考依据。