• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      艙壓對(duì)載人航天器密封艙姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝精度影響分析

      2015-12-23 06:48:34沈鋒鋼任春珍
      航天器環(huán)境工程 2015年3期
      關(guān)鍵詞:密封艙艙體充氣

      沈鋒鋼,任春珍,張 鵬

      (1.中國(guó)空間技術(shù)研究院 載人航天總體部,北京 100094; 2.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所,北京 100094)

      0 引言

      航天器姿態(tài)光學(xué)敏感器有地球紅外敏感器、太陽(yáng)敏感器與星敏感器[1]。為保證在軌姿態(tài)測(cè)量的準(zhǔn)確性,姿態(tài)光學(xué)敏感器地面安裝精度應(yīng)最大程度地滿足在軌控制精度要求,即保證地面和在軌安裝精度的一致性。

      為了滿足航天員生活和工作的需要,載人航天器的密封艙在運(yùn)行時(shí)需要維持1 個(gè)大氣壓力,因此密封艙在軌要承受約0.1 MPa 的內(nèi)外壓力差[2]。而在地面總裝階段,考慮方便操作的需要,各艙與外界是保持連通的狀態(tài),即不存在壓力差。因此,密封艙在軌和地面安裝時(shí)的環(huán)境相比發(fā)生了變化,在軌時(shí)0.1 MPa 的內(nèi)外壓力差會(huì)引起艙體結(jié)構(gòu)變形,從而影響艙體上各設(shè)備的安裝精度,尤其是以艙體結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)為安裝基準(zhǔn)的姿態(tài)光學(xué)敏感器的安裝精度。

      目前國(guó)內(nèi)對(duì)航天器總裝精度的研究多集中在測(cè)量精度的提高與評(píng)價(jià)上[3-6],而對(duì)地面與在軌環(huán)境的不同所引入的誤差分析研究較少。文獻(xiàn)[7]分析了內(nèi)壓環(huán)境對(duì)敏感器安裝精度的影響,但沒(méi)有對(duì)內(nèi)壓環(huán)境造成的影響進(jìn)行深入討論。本文從分析在軌與地面環(huán)境不同而引入的誤差對(duì)姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝精度的影響為切入點(diǎn),提出了一種敏感器在設(shè)計(jì)階段布局的分析方法,包括設(shè)計(jì)改進(jìn)分析、試驗(yàn)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等。

      1 姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝要求

      1.1 坐標(biāo)系定義

      某載人航天器密封艙的中間段為圓柱體,兩端為圓臺(tái)體(如圖1所示),將0°,90°,180°,270°對(duì)應(yīng)的母線分別定義為I 象限線、II 象限線、III 象限線和IV 象限線。

      艙體結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系的定義如下:

      1)x軸為密封艙中心軸,其指向?yàn)榘l(fā)射方向;

      2)y軸為I、III 象限線與水平面交點(diǎn)的連線,其指向III 象限線的交點(diǎn);

      3)z軸為II、IV 象限線與水平面交點(diǎn)的連線,符合右旋定律。

      圖1 某型號(hào)航天器艙體結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系定義 Fig.1 The definition of coordinate system for a certain spacecraft module

      1.2 安裝精度要求

      姿態(tài)光學(xué)敏感器均安裝在艙外。其中,地球紅外敏感器與太陽(yáng)敏感器安裝在密封艙段,星敏感器安裝在非密封艙段。

      本文用A、B、C、D、E、F 字母標(biāo)注敏感器,它們?cè)谂擉w結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系中的安裝精度要求如下:

      1)A、B 敏感器指向與艙體結(jié)構(gòu)各軸的安裝角度偏差小于30′;

      2)C、D 敏感器指向與艙體結(jié)構(gòu)各軸的安裝角度偏差小于2′;

      3)E、F 敏感器指向與艙體結(jié)構(gòu)各軸的安裝角度偏差小于6′。

      1.3 安裝精度測(cè)量方法

      航天器總裝精度測(cè)量的目的就是使用由多臺(tái)經(jīng)緯儀構(gòu)成的非接觸式大尺寸測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量出有安裝精度要求的設(shè)備在航天器坐標(biāo)系下的角度和位置度,并將其調(diào)整到位[3]。

      該載人航天器姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝精度測(cè)量采用的是基準(zhǔn)鏡法,即在艙體和被測(cè)設(shè)備上分別安置基準(zhǔn)鏡作為光學(xué)基準(zhǔn),用經(jīng)緯儀測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)鏡與艙體基準(zhǔn)鏡之間的關(guān)系,來(lái)確定設(shè)備的安裝位置和姿態(tài)。

      2 艙壓對(duì)密封艙外敏感器安裝精度影響分析

      姿態(tài)光學(xué)敏感器通過(guò)4 個(gè)或6 個(gè)螺釘對(duì)稱地安裝在艙體上。下面從理論上簡(jiǎn)單分析艙壓作用對(duì)敏感器的角度精度的影響。

      姿態(tài)光學(xué)敏感器在艙體上的安裝跨距為l,艙體結(jié)構(gòu)受內(nèi)壓作用變形所產(chǎn)生的位移為Δh,該位移反映到敏感器某方向安裝角度的變化為Δω:它們的關(guān)系可表示為Δω=arctan(Δh/l)。另外,艙壓作用引起的安裝角度變化應(yīng)滿足Δω≤Ck·Ⅰe,其中:Ck為艙壓引起變形影響系數(shù);Ⅰe為敏感器安裝精度指標(biāo)。

      在實(shí)際安裝時(shí),敏感器安裝角度精度應(yīng)控制在精度要求的±20%以內(nèi)。在計(jì)算分析時(shí),考慮到計(jì)算誤差因素,最后,因艙壓引起的安裝角度變化允許在精度要求的50%以內(nèi),即Ck取值0.5。

      密封艙是以x軸為中心的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu),在計(jì)算分析時(shí)可簡(jiǎn)化為二維軸對(duì)稱模型。密封艙施加 0.1 MPa 內(nèi)壓載荷,對(duì)二維軸對(duì)稱模型進(jìn)行內(nèi)壓下的靜力分析,內(nèi)壓作用下艙體變形如圖2所示。經(jīng)過(guò)分析,密封艙結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值小于鋁合金材料屈服極限,所引起的結(jié)構(gòu)變形為彈性變形。由圖可知,在密封艙壁板與結(jié)構(gòu)框連接處有著明顯的突變(下凹),其他結(jié)構(gòu)處變形均勻;非密封段的結(jié)構(gòu)變形非常小,可以忽略。

      A、B 敏感器安裝在非密封段,因此,艙壓作用對(duì)它們所引起的角度變化可以忽略。C、D 敏感器安裝在框5 與艙壁板的連接處,艙壓作用引起的 變形折算其軸向安裝角度變化為20.6′,已超出了指標(biāo)要求。E、F 敏感器安裝在框2、框3 之間的艙壁板處,變形折算其軸向安裝角度變化為0.5′,未超出指標(biāo)要求。

      圖2 0.1 MPa 內(nèi)壓作用下艙體變形圖 Fig.2 Module deformation under 0.1MPa internal pressure

      3 地面模擬驗(yàn)證試驗(yàn)

      為了模擬在軌的艙壓環(huán)境,進(jìn)行了地面驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)某載人航天器密封艙充0.2 MPa 壓力,即與艙外產(chǎn)生0.1 MPa 的正壓差。

      試驗(yàn)內(nèi)容主要包括充氣前精度測(cè)量、充氣后精度測(cè)量、放氣后精度測(cè)量、再次充放氣測(cè)量。針對(duì)計(jì)算分析中存在敏感器的安裝精度超出指標(biāo)要求的情況,安排了改進(jìn)后的補(bǔ)充試驗(yàn)。

      姿態(tài)光學(xué)敏感器A~F 充氣前及充氣保壓期間的最大角度變化如圖3所示。

      由圖3可以看到,艙壓對(duì)姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝精度的影響因各敏感器安裝位置的不同而不同。具體情況如下:

      1)對(duì)于A、B 敏感器,非充氣與充氣狀態(tài)對(duì)安裝精度影響很小,基本可忽略;

      2)對(duì)于C、D 敏感器,充氣后最大角度變化量達(dá)到21.2′,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2′的精度要求;

      3)對(duì)于E、F 敏感器,充氣后最大角度變化量為1.92′,受充氣影響較小。

      圖3 姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝精度充氣前后最大變化 Fig.3 The maximum change of the installation error for the attitude optical sensors

      放氣后再充氣試驗(yàn),并進(jìn)行了精度測(cè)量。結(jié)果表明,兩次充氣各敏感器的角度變化基本一致,最大角度變化的差值僅為42"。這說(shuō)明只需要進(jìn)行一次充氣驗(yàn)證試驗(yàn),無(wú)須多次試驗(yàn)測(cè)量。

      根據(jù)艙壓作用對(duì)敏感器安裝精度影響的計(jì)算分析與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果之比較,對(duì)C、D 敏感器在艙體上的布置位置與安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì):由連接框與艙壁板連接處調(diào)整至艙體結(jié)構(gòu)變形一致區(qū)域(圖2中非密封段處),并對(duì)敏感器安裝支架進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)。改進(jìn)設(shè)計(jì)后又進(jìn)行了計(jì)算分析與驗(yàn)證試驗(yàn),計(jì)算分析結(jié)果顯示C、D 敏感器的最大角度變化為0.1′,試驗(yàn)結(jié)果表明最大角度變化為0.182′,均滿足精度要求。

      4 結(jié)束語(yǔ)

      為保證航天器的正常飛行和工作,特別是各個(gè)姿態(tài)光學(xué)敏感器在軌進(jìn)行控制切換時(shí)誤差盡可能小,本文以某型號(hào)航天器密封艙的姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝及精測(cè)為基礎(chǔ),分析了艙壓對(duì)載人航天器姿態(tài)光學(xué)敏感器設(shè)備安裝精度的影響,建立了一種將某方向的變形位移轉(zhuǎn)化為安裝角度變化的計(jì)算分析方法。利用該方法對(duì)姿態(tài)光學(xué)敏感器的安裝精度影響進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明充壓后密封艙體結(jié)構(gòu)的變形對(duì)姿態(tài)光學(xué)敏感器安裝精度有一定影響。在計(jì)算分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了地面充壓模擬試驗(yàn)驗(yàn)證,試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與計(jì)算分析結(jié)果高度吻合。根據(jù)艙壓作用對(duì)敏感器安裝精度影響的計(jì)算分析與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果之比較,對(duì)有關(guān)敏感器在艙體上的布置位置與安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)后,再次進(jìn)行了計(jì)算分析與驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果顯示敏感器最大角度變化滿足精度要求。這說(shuō)明在載人航天器布局設(shè)計(jì)階段,根據(jù)姿態(tài)光學(xué)敏感器的安裝要求和計(jì)算分析結(jié)果,應(yīng)選擇在艙壓作用情況下變形小的區(qū)域和位置進(jìn)行姿態(tài)敏感器的布局。

      作為本文研究對(duì)象的載人航天器已在軌飛行2年以上,其各個(gè)姿態(tài)光學(xué)敏感器的安裝位置精度均控制在精度要求之內(nèi),對(duì)航天器姿態(tài)控制一致性好,充分證明了本文計(jì)算分析方法的有效性。

      (References)

      [1] 譚維熾,胡金剛.航天器系統(tǒng)工程[M].北京: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2009: 89-91

      [2] 戚發(fā)軔,朱仁璋,李頤黎.載人航天器技術(shù)[M].北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,2001: 184-199

      [3] 楊再華.航天器總裝精度測(cè)量方法分析[J].航天器環(huán)境工程,2007,24(6): 390-392 Yang Zaihua.The analysis of measuring method of spacecraft assembly[J].Spacecraft Environment Engineering,2007,24(6): 390-392

      [4] 劉建新.飛船精度測(cè)量技術(shù)方案及評(píng)定[J].航天器工程,2007,16(3): 106-113 Liu Jianxin.Measuring scheme of a certain spacecraft model and its evaluation[J].Spacecraft Engineering,2007,16(3): 106-113

      [5] 任春珍,楊再華,孫剛,等.太空環(huán)境飛行器交會(huì)對(duì)接設(shè)備精測(cè)工藝方法研究[J].航天器環(huán)境工程,2010,27(6): 768-771 Ren Chunzhen,Yang Zaihua,Sun Gang,et al.Research of measuring method of rendezvous and docking equipments in space[J].Spacecraft Environment Engineering,2010,27(6): 768-771

      [6] 王偉,劉笑,郭潔瑛,等.航天器總裝精度測(cè)量中一種不規(guī)則棱鏡矢量計(jì)算方法[J].航天器環(huán)境工程,2013,30(1): 103-106 Wang Wei,Liu Xiao,Guo Jieying,et al.A vector calculation method of irregular prism for spacecraft integration precision measurement[J].Spacecraft Environment Engineering,2013,30(1): 103-106

      [7] 張鵬,任春珍,尚明友,等.天地環(huán)境差異對(duì)航天器設(shè)備安裝精度影響分析[J].航天器環(huán)境工程,2015,32(1): 89-94 Zhang Peng,Ren Chunzhen,Shang Mingyou,et al.Influence of environmental differences between ground and space on the installation precision of spacecraft equipment[J].Spacecraft Environment Engineering,2015,32(1): 89-94

      猜你喜歡
      密封艙艙體充氣
      載人充氣密封艙飛行試驗(yàn)方案研究
      載人航天(2022年6期)2023-01-05 05:28:38
      充氣恐龍
      薄壁多孔艙體微變形與量化裝配技術(shù)研究
      為什么汽車安全氣囊能瞬間充氣?
      讓充氣城堡不再“弱不禁風(fēng)”
      神州飛船太陽(yáng)電池翼與艙體對(duì)接
      上海航天(2020年3期)2020-07-01 01:20:50
      艙體構(gòu)件激光掃描和點(diǎn)云重構(gòu)方法
      國(guó)內(nèi)外非充氣輪胎的最新研究進(jìn)展
      用電腦測(cè)試礦井救生艙的抗爆性能
      金屬世界(2014年1期)2014-02-09 05:13:59
      極星
      探索地理(2013年8期)2013-10-12 02:38:32
      郓城县| 徐闻县| 八宿县| 汽车| 克拉玛依市| 德庆县| 营山县| 沧州市| 昆山市| 宿松县| 塘沽区| 宝山区| 杨浦区| 房产| 聊城市| 武宣县| 松滋市| 大邑县| 闵行区| 衡东县| 瓦房店市| 基隆市| 邳州市| 全椒县| 青河县| 红安县| 通山县| 资溪县| 巫溪县| 泰州市| 竹溪县| 当阳市| 苏尼特右旗| 白玉县| 犍为县| 荔波县| 札达县| 天台县| 武汉市| 青海省| 繁昌县|