航天器结构分析与设计复习提纲.doc
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航天器结构分析与设计复习提纲.doc
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复习提纲
1.简述卫星结构系统的功能;
答:
(1)维持卫星外形构形;
(2)提供其它系统的安装空间;
(3)满足各种设备的安装方位、精度等要求;
(4)支承和保护设备,确保在各种受载条件下的设备的安全;
(5)满足自身的刚度、强度和热防护等要求,确保卫星的完整性;
(6)提供其它的特定功能,如:
伸展部件(太阳翼、天线)的解锁、展开和锁定等
2.简述卫星设计的过程;简述卫星结构设计的过程和设计原则。
答:
结构设计原则
(1)可靠性
(2)先进性(3)经济性(4)通用性(5)工艺性(6)保养性
结构设计的过程(PPT中的流程图)
3.卫星的总装和安装要求包括哪些内容?
答:
各种开口大小和部位;仪器设备连接孔位、大小和数量;
电缆、管路的走向和固定;地面支撑、起吊、翻转等操作。
4.卫星的构形有哪些主要类型,请画出它们的示意图。
答:
(1)按是否用整流罩:
用整流罩不用整流罩
(2)姿态控制稳定方式:
旋稳定重力梯度杆稳定三轴稳定
(3)主承力方式:
舱体承力中心承力筒桁架承力
(4)其它特殊要求的构形
5.航天器结构材料有哪些主要要求?
答:
材料具体要求:
质量轻;模量高,比模量大;强度高,比强度大;应满足低温和高温要求;延性大;空间环境下性能退化小;空间环境下放气率尽量小;热膨胀性能;导热性能;电性能;工艺性。
6.试述空间环境对航天器结构材料的影响。
答:
1)真空:
使材料表面吸附的气体解吸;促使固体材料升华。
2)紫外辐射:
对柔性结构底材(太阳能电池阵基板)的弹性模量、延伸率、温控材料热学性能和光学材料(窗透镜、滤光片、盖片玻璃等)的光学性能会产生显著影响。
3)低能等离子体:
等离子体环境:
电子、离子、带电粒子流。
使卫星表面会出现不等量的充电(电位可高达万伏以上)。
当带电超过一定强度时,会发生击穿放电,损伤表面材料。
伴随产生电磁脉冲会干扰电子线路。
4)空间热环境等:
通常在不采取热控措施的星体表面,温度可在-200~+200范围内变动,在有热控措施的星体表面可在-100~+100,而舱内温度在-20~+50范围内波动。
由于受冷热交变的环境,会对有些材料性能产生不良影响,如导致复合材料脱层等。
7.简述运载火箭所处的各种环境及在各环境下的载荷。
答:
地面:
操作(支承、起吊、翻转等);运输(支承、过载、震动);地面试验(载荷模拟、过载、压力、振动、噪声等)。
飞行(发射):
过载、压力变化和发动机引起动力环境。
8.简述航天器所处的各种环境及在各环境下的载荷。
答:
地面:
操作(支承、起吊、翻转等);运输(支承、过载、震动);地面试验(载荷模拟、过载、压力、振动、噪声等)。
飞行(发射):
过载、压力变化和发动机引起动力环境。
轨道:
真空,热辐照(高低温交变),带电粒子,紫外辐射,原子氧,流星撞击等。
返回:
再入气动加热、气动压力和着陆(水)撞击等
9.试述航天器结构的蜂窝夹层板组成及其力学特性。
为什么航天器蜂窝板设计时必须注意开槽或芯格的通气?
什么情况下蜂窝板中要采用埋件?
答:
组成:
面板,蜂窝芯,胶粘剂。
力学特性:
(1)面板承受弯矩,应力沿厚度均布。
(2)横向剪切主要由芯子承担,剪切变形不能忽略。
(3)芯子具有支持面板避免失稳作用。
由于空间环境(真空)的要求,航天器结构的蜂窝设计时必须注意开槽或芯格的通气。
为了避免直接集中力传递,在蜂窝夹层结构的连接和集中力传递时要采用埋件。
10.*中心承力筒的常用材料有那些?
列举两种材料。
答:
金属优选铝合金;复合材料:
碳纤维,环氧
11.*杆系结构在航天器中主要有那些用途或功能?
答:
1主龙骨结构;2主结构;3次结构与支撑结构;4连接结构和特殊功能结构。
12.*太阳电池阵有那些主要分类?
试述太阳翼地面展开试验的目的和主要设备。
答:
体装式太阳电池阵
展开式太阳电池阵:
a)太阳桨b)太阳翼
1。
试验目的:
(1)验证释放功能
(2)验证展开功能
(3)验证展开的力学特性
(4)验证展开后的对准性
(5)检查展开锁定冲击对设备和结构的影响
2。
试验设备:
(1)吊挂展开架
(2)气浮展开装置
(3)辅助设备——模拟墙,翻转车
13.什么是结构分析?
目的为何?
答:
结构分析是指计算求解结构系统在各种静、动态载荷(包括温度)条件下其应力、变形分布、振动模态、频率等响应。
目的:
结构分析是结构设计的基础。
判断结构系统是否安全可靠,结构系统是否需要改进,如需要则哪里应该改。
14.什么是结构优化设计?
答:
结构优化设计是以计算机为工具,将非线性数学规划理论与结构力学分析方法相结合,用于受各种条件限制的承载结构设计。
15.什么是自适应结构(或其工作原理)?
自适应结构有何应用前景?
答:
自适应结构/机构是一种新型结构/机构系统,在其传力路径中集成有作动器、传感器,同时还有控制逻辑、信号处理和功放等器件。
系统可以对内部或外部的激励作出响应,自主且有力地改变结构的固有性质(刚度、阻尼)和几何状态,以满足任务要求。
应用前景:
(1)保持空间工作条件下的期望外形与位置;
(2)主动抑制结构振动或振动隔离;
(3)放松对大型结构动力学响应地面试验的要求;
(4)在轨系统识别;
(5)空间结构损伤的自主检测与重构;
16.运载火箭的贮箱圆柱段在受强大轴向压力下容易失稳,如果增加贮箱的内部压力,则可减缓轴压,使之不易失稳,试问此时圆柱段的失稳临界应力是否提高了?
为什么?
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