DOC《项目名称： 大型空间薄膜结构保型技术及应用》

项目名称: 大型空间薄膜结构保型技术及应用 推荐单位:哈尔滨工业大学 项目简介 本项目属于力学领域.

本项目面向大型航天器结构长期在轨保型技术发展需求,创新提出一种 保型设计-精确成型-张力控型-刚化定型 的大型空间薄膜结构形状控制技术,通过主被动协同控型与材料刚化定型,使结构具备长期保型能力并形成一类具有 大、轻、精、久 显著优势的创新体制航天器,引领未来大型高精度薄膜航天器的发展方向.本项目在自然科学基金资助下,建立了褶皱分叉和精度模拟调整等结构与控制一体化保型设计方法,揭示了薄膜结构构型失稳机制.在原总装预研项目支持下,提出了张力索网与智能材料驱动的主被动协同控型技术,解决了大型空间薄膜结构高精度实现与精度保持技术难题,研制了大口径高精度充气展开可刚化天线反射面工程样机,依托新技术试验卫星充气式重力梯度杆,完成了保型技术的在轨应用. 本项目申请国家发明专利41项,其中已授权37项.项目主要技术创新如下: 1.创新提出了柔性结构与形状控制相融合的一体化设计技术,突破了大型复杂薄膜结构被动形状控制技术难题.提出了考虑柔/柔和刚/柔适配连接的精细化设计方法,解决了力流枢纽节点匹配设计难题,实现了结构中力流传递路径的最优化.发明了基于欧几里得范数最小二乘解的抛物面型薄膜结构面型精度分析方法和精度调整模拟方法,突破了百米级尺度薄膜结构毫米级精度的精细化高保型设计技术难题. 2.发明了索-膜-肋-杆-环协同牵连约束的经纬混编空间网络张力控型技术,提出了螺杆、压电纤维复合材料和形状记忆材料组合驱动的主动形状控制技术,与支撑结构和索网络优化融合实现了对肋-网-面的主/被动协同控型,提出了基于测试误差补偿的精度调整技术,突破了大型薄膜结构测控一体化实现高精度的技术难题. 3.发明了可刚化肋网支撑偏馈抛物面型充气天线反射面,提出了精密裁切、刚柔适配精细组装与辅助定位的薄膜结构精确成型工艺方法,研制了大口径薄膜充气天线反射面工程样机,突破了毫米级面型精度的技术实现途径,完成了地面半实物电性能仿真,突破了 保型设计-精确成型-张力控型-刚化定型 薄膜结构保型技术瓶颈,成功应用于XY-1试验卫星充气式重力梯度杆的在轨长期保型. 本项目技术已在我国自主研制的新技术试验一号卫星充气式重力梯度杆上应用,圆满完成了在轨保型任务,是我国空间充气结构技术领域里程碑式的新技术试验.作为共性关键技术,已应用于国内多家卫星总体单位的多种型号载荷平台中,主要包括中国电子科技集团第三十八研究所的30m口径多波束星载展开天线、深圳航天东方红海特卫星有限公司的3m星载重力梯度杆、上海卫星工程研究所的某型星载有效载荷、航天长征火箭技术有限公司第二代测雨雷达载荷、湖南航天远望科技有限公司的国家高分专项某型平台有效载荷. 本项目技术是我国载人航天、高分专项和深空探测等重大航天工程后续发展的重要技术支撑,对未来大型高精度薄膜航天器的发展起到了引领性作用,具有极高的社会、经济价值和广阔的应用前景. 推广应用情况 本项目技术已在我国自主研制的新技术试验一号卫星充气式重力梯度杆上应用,是我国空间充气结构技术领域里程碑式的新技术试验.已应用于中国电子科技集团第三十八研究所、深圳航天东方红海特卫星有限公司、上海卫星工程研究所和航天长征火箭技术有限公司等多家国内卫星总体单位的多种型号载荷平台中. 基于本项目技术研制的30米口径多波束星载展开天线样机是国内口径最大的充气展开天线,口径精度比高达10000.中国电子科技集团第三十八研究所应用该技术于某型移动通信卫星平台,保障了其广覆盖、高增益、大容量的研制要求.2012年11月19日由深圳航天东方红海特卫星有限公司发射了新技术验证一号(XY-1)试验卫星,搭载了基于本项目技术研发的3m长充气式重力梯度杆并完成了在轨保型试验任务,梯度杆在轨保型后基频高达1Hz,是我国空间充气展开结构技术领域里程碑式的新技术试验.此外,本项目技术还实际应用于上海卫星工程研究所某型号有效载荷平台、航天长征火箭技术有限公司(航天七四所)第二代测雨雷达载荷、湖南航天远望科技有限公司高分专项某载荷平台等. 作为一项共性关键技术,该技术也成功应用于苏州方舟航空科技有限公司等单位的多种型号航空飞行器产品中,技术应用为企业获得新增利润482.4万元,具有显著的社会和经济效益. 曾获科技奖励情况 无. 主要知识产权证明目录 序号 专利名称 专利号 发明人 授权公告日期