航天器結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)考試

.什么是航天器結(jié)構(gòu)？主要功能有哪些？指為航天器提供總體構(gòu)型，為各分系統(tǒng)儀器設(shè)備提供支撐，承受和傳遞載荷，并保持一定剛度和尺寸穩(wěn)定性的部件或附件的總稱。功能：承受載荷，安裝設(shè)備，提供構(gòu)型.什么是航天器機(jī)構(gòu)？主要功能有哪些？指使航天器及其部件或附件完成規(guī)定動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件。功能：連接，釋放，展開，分離，指向，承載.航天器結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)的關(guān)系a）專業(yè)技術(shù)上屬于同一范疇b）完成一個(gè)共同的任務(wù)或功能c）分析上往往很難分離.根據(jù)機(jī)構(gòu)的使用狀態(tài)分為兩個(gè)基本的類型a）一次性機(jī)構(gòu)：壓緊與釋放機(jī)構(gòu)，展開機(jī)構(gòu)，連接與分離機(jī)構(gòu)b）連續(xù)或間歇工作機(jī)構(gòu)：間歇工作機(jī)構(gòu)，連續(xù)工作機(jī)構(gòu).航天器的研制一般要經(jīng)過：可行性論證階段、方案階段、初樣機(jī)的、正樣階段.航天器的環(huán)境條件a）地面環(huán)境：地面自然環(huán)境，制造環(huán)境，操作環(huán)境，貯存環(huán)境，運(yùn)輸環(huán)境，地面試驗(yàn)環(huán)境地面自然環(huán)境：重力，大氣壓，溫度，濕度，腐蝕，污染b）發(fā)射環(huán)境：起飛和最大噪聲，最大氣動(dòng)載荷，級(jí)間分離，整流罩分離，航天器與運(yùn)載火箭分離，穩(wěn)態(tài)加速度飛行，非正常發(fā)射條件c）軌道環(huán)境：真空，溫度交變，帶電粒子輻射，紫外輻射，原子和分子粒子，微流星和空間碎片d）再入環(huán)境：再入氣動(dòng)加載和氣動(dòng)加熱，著陸沖擊.航天器載荷分為：靜載荷，動(dòng)載荷運(yùn)載火箭分析模型建立載荷循環(huán)分析過程航天器分析模型建立組合分析模型建立動(dòng)態(tài)環(huán)境的外力函數(shù)航天器安全裕度評(píng)估航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-＞載荷分析a）動(dòng)載荷：周期振動(dòng)載荷，瞬態(tài)振動(dòng)載荷，沖擊載荷，隨機(jī)振動(dòng)載荷運(yùn)載火箭分析模型建立載荷循環(huán)分析過程航天器分析模型建立組合分析模型建立動(dòng)態(tài)環(huán)境的外力函數(shù)航天器安全裕度評(píng)估航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-＞載荷分析.解釋載荷循環(huán)分析過程.簡答：空間環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)材料的影響？答：（1）真空條件。在高真空條件下，材料的蒸發(fā)、升華和分解效應(yīng)，會(huì)造成材料的質(zhì)量損失、改變和降低材料的原有性能。（2）帶電粒子輻射條件。在各種能量和強(qiáng)度的電子和質(zhì)子的長期輻照下，材料將受到一

定的輻射劑量，當(dāng)劑量過大時(shí)，可能使材料?（尤其是合成材料）性能發(fā)生退化。（3）太陽紫外輻射條件。特別是量子能量較高的紫外輻射，它會(huì)影響材料的光學(xué)和熱性能，以及影響某些薄膜結(jié)構(gòu)材料的彈性性能。（4）高低溫度交變條件。在低溫條件下，有些材料會(huì)變脆；在長期溫度交變條件下，有些材料會(huì)產(chǎn)生熱疲勞或熱損傷，因而產(chǎn)生裂紋、脫膠、分層、變硬等現(xiàn)象。（5）原子氧條件。它可引起高分子材料的化學(xué)裂解，因而造成材料的損傷。.對(duì)結(jié)構(gòu)材料性能的要求：a）低密度要求b）機(jī)械性能要求c）物理性能要求d）材料真空出氣要求e）制造工藝性能要求.在航天器結(jié)構(gòu)中常用的幾種變形鋁合金為：（1）防銹鋁（2）硬鋁⑶超硬鋁（4）鍛鋁其主要特點(diǎn)有：①密度低，因而具有較高的比強(qiáng)度和比模量；②工藝性能良好，易于機(jī)械加工、成形和鑄造；③良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性；④表面可自然形成氧化保護(hù)膜，抗腐蝕性能好；⑤在所有輕金屬材料中成本最低廉。.鈦合金具有如下一系列優(yōu)點(diǎn)：①由于鈦的密度較低，而強(qiáng)度極高，因此其比強(qiáng)度值很高；②高溫和低溫性能均良好，可在-273?+500℃范圍內(nèi)工作；③對(duì)大氣、海水、酸、堿均有良好的抗蝕性，是目前金屬結(jié)構(gòu)材料中最好的抗腐蝕材料;④具有良好的抗疲勞性能；⑤具有很低的熱導(dǎo)率，適于制作隔熱的構(gòu)件；⑥線膨脹系數(shù)較低，適于作要求尺寸穩(wěn)定性好的構(gòu)件。但鈦合金也存在一些缺點(diǎn)，主要有：①彈性模量較低，其比模量值與鋁、鎂相當(dāng)或甚至稍低；②耐磨性較差，因而不宜作運(yùn)動(dòng)部件；③制造工藝較鋁、鎂、鋼等復(fù)雜；④材料成本較鋁、鎂、鋼等高。.航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求基本要求是航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須始終遵循的基本原則，航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求就是強(qiáng)度要求，即結(jié)構(gòu)不能受到破壞。.結(jié)構(gòu)件的連接方式：機(jī)械緊固連接、焊接、膠接.解釋形變能密度理論（第四強(qiáng)度理論）壞。因此，材料不發(fā)生破壞的條件為:形變能密度理論認(rèn)為，引起材料破壞（主要為屈服）的主要原因是形狀改變能密度，不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要形變能密度達(dá)到材料單向拉伸破壞時(shí)的形變能密度，材料即發(fā)生破壞。因此，材料不發(fā)生破壞的條件為:」[(0-o)2+9-o)2+9-o)2]<o\12 1 2 2 - -設(shè)計(jì)載荷、試驗(yàn)載荷。=破壞載荷_1

設(shè)計(jì)載荷.在航天器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)證中規(guī)定了三類載荷：使用載荷、設(shè)計(jì)載荷二使用載荷設(shè)計(jì)載荷、試驗(yàn)載荷。=破壞載荷_1

設(shè)計(jì)載荷試驗(yàn)載荷=使用載荷x試驗(yàn)安全系數(shù) 安全裕度（M.S）破壞應(yīng)力1安全裕度(M.S)安全裕度(M.S)設(shè)計(jì)應(yīng)力.優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的三個(gè)基本要素是什么？優(yōu)化問題：設(shè)計(jì)變量、約束條件、目標(biāo)函數(shù)。.桿系結(jié)構(gòu)的功能(猜測題.簡答)承力結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu).桿系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：(猜測題簡答)(1)強(qiáng)度要求(2)剛度要求(3)尺寸穩(wěn)定性要求(4)構(gòu)型要求(5)重量要求(6)機(jī)械接口要求(7)非機(jī)械性能要求(電學(xué)，磁性).桿件結(jié)構(gòu)是由細(xì)長的桿件或若干根細(xì)長的桿件所組成的結(jié)構(gòu)，或稱桿系結(jié)構(gòu)(猜測題.簡答).桿系結(jié)構(gòu)按節(jié)點(diǎn)形式可分為桁架和剛架；桁架是由直桿和鉸節(jié)點(diǎn)組成；剛架是由桿和剛節(jié)點(diǎn)組成。桁架可分為靜定的桿系結(jié)構(gòu)和靜不定的桿系結(jié)構(gòu)，而剛架一定是靜不定結(jié)構(gòu)(猜測題.填空).蜂窩夾層板由上、下面板和蜂窩芯子組成.蜂窩夾層板優(yōu)點(diǎn)簡答題()(1)優(yōu)良的比剛度性能(2)較高的比強(qiáng)度性能(3)抗疲勞、減振、吸聲、隔聲、隔熱(4)結(jié)構(gòu)尺寸可設(shè)計(jì)性(5)表面平整，安裝方便(6)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，周期短24.蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：(1)強(qiáng)度要求，防止失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)破壞(2)剛度要求，固有頻率合適，不形變(3)尺寸穩(wěn)定性要求，隨溫度變化尺寸穩(wěn)定重量要求機(jī)械接口要求(6)非機(jī)械性能要求(電，磁，熱).鋁合金面板厚度最薄為0.15mm(中國最小為0.3mm)，通常選用0.3mmm、0.4mm和0.5mm或更厚。.對(duì)膠黏劑的一般性能要求為：(1)滿足膠接強(qiáng)度要求和空間環(huán)境下的性能穩(wěn)定性要求。(2)滿足出氣率要求，以免固化過程中產(chǎn)生大量氣體造成內(nèi)壓，引起面板與芯子之間的局部脫膠或產(chǎn)生氣孔。(3)與被膠接件相容性好，黏接強(qiáng)度高，有較好的綜合力學(xué)性能。(4)工藝性能好，使用方便，可在盡可能低的溫度下固化。(5)線膨脹系數(shù)與被膠接件的線膨脹系數(shù)接近。(6)受濕度影響盡可能小，膠接的耐久性應(yīng)高于夾層板結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命。.膠黏劑分類：.結(jié)構(gòu)膠.泡沫膠.灌注膠：灌注膠是二次膠接用膠，為避免二次膠接影響夾層板的性能或引起夾層板的變形，在制造中采用常溫固化.中心承力筒：是一個(gè)位于航天器中央的筒形結(jié)構(gòu)，并承受航天器的主要載荷(猜測題.簡答).中心承力筒的主要功能：(猜測題.簡答)(1)承受整個(gè)航天器的主要載荷(2)作為整個(gè)航天器結(jié)構(gòu)組裝的核心(3)為航天器上許多重要設(shè)備提供安裝接口或空間(4)提供航天器與運(yùn)載火箭連接與分離的接口(5)提供航天器設(shè)計(jì)和工藝的基準(zhǔn)(6)提供航天器服務(wù)艙或者整個(gè)航天器在地面組裝、試驗(yàn)、運(yùn)輸、貯存時(shí)的支承面，以及航天器與地面支持設(shè)備的機(jī)械接口..常用的裝置：釋放裝置、展開裝置、分離裝置和驅(qū)動(dòng)裝置.火工螺母：套筒式火工螺母，活塞式火工螺母.無火藥釋放裝置優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)降低釋放時(shí)產(chǎn)生的沖擊(2)減輕點(diǎn)火系統(tǒng)的重量(3)消除了火藥的安全防護(hù)問題。(4)不存在火藥燃燒或爆炸時(shí)產(chǎn)生的有害氣體或碎片，不會(huì)污染周圍環(huán)境(5)可以多次使用..展開裝置：鉸接型和直線型鉸接型展開裝置：交接展開和柔性展開直線型展開裝置：線狀展開件，管狀桿，望遠(yuǎn)鏡式桿，盤繞柱桿，鉸接柱桿.齒輪的類型(1)正齒輪(2)螺旋齒輪(3)內(nèi)齒輪(4)蝸輪(5)錐齒輪(6)諧波齒輪.潤滑設(shè)計(jì)的作用(大題)潤滑的基本原理就是要在兩個(gè)活動(dòng)零件(摩擦對(duì)偶件)之間形成低剪切力的薄膜，這層薄膜將兩個(gè)摩擦對(duì)偶件隔開，防止兩個(gè)表面之間在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的直接接觸而造成過度磨擦、磨損或磨耗。.太陽翼展開有哪些特點(diǎn)？太陽翼展開后的尺寸往往要比航天器本體大得多，其形狀如同是航天器的“翅膀”。太陽翼的面密度一般較小，可為航天器提供很大功率，采用三軸穩(wěn)定的姿態(tài)控制方式，采用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來對(duì)太陽定向。.太陽翼采用了哪些裝置或機(jī)構(gòu)？答：1.壓緊與釋放機(jī)構(gòu)。2.展開機(jī)構(gòu)。3.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。4.鎖定裝置。5.指向機(jī)構(gòu)。.火攻鎖（2）鋼球式火攻鎖被連接件剪織銷支擇軸鋼珠外筒活塞圖12被連接件剪織銷支擇軸鋼珠外筒活塞圖12-12鋼球式火工鎖構(gòu)造/ 裝起爆器或連L 接燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)筒和外筒各安裝在一個(gè)連接件上，內(nèi)外筒各開一個(gè)槽，槽中放有若干鋼珠，卡在槽中，限制套筒左右移動(dòng)，從而使被連接件連接在一起。支撐軸把鋼珠頂著，限制其上下移動(dòng)，而剪切銷又限制支撐軸的左右移動(dòng)，從而固定整個(gè)機(jī)構(gòu)。當(dāng)右側(cè)起爆器點(diǎn)火或者充入高壓氣體時(shí)，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，活塞又推動(dòng)支撐軸剪斷剪切銷同時(shí)向左移動(dòng)，鋼珠失去支撐而下落，內(nèi)外套筒失去連接，連接件分離。內(nèi)套筒和支撐軸一起拋離。（3）剪切碟式火攻鎖

鎖母安裝在一個(gè)連接件上，鎖體安裝在另一個(gè)連接件上，鎖體與鎖母之間由啞鈴型的連接桿連接，在收縮彈簧下拉緊，下端釋放桿和外活塞頂住連接桿，限制上下運(yùn)動(dòng)，共同約束連接桿，間接使被連接件連接。釋放時(shí)，右邊起爆器點(diǎn)火，推動(dòng)內(nèi)活塞向左移動(dòng)，切斷剪切碟，再推動(dòng)釋放桿向左移動(dòng)，導(dǎo)致連接桿失去支撐作用，在收縮彈簧拉力下，左端下落到中間的槽中，連接桿失去連接作用，進(jìn)而使被連接件釋放。另外，當(dāng)上面的起爆器點(diǎn)火時(shí)，推動(dòng)外活塞向右移動(dòng)，切斷剪切銷，連接桿右端失去支撐，在收縮彈簧拉力作用下，右端下路，失去連接作用，也可以釋放被連接件。（4）楔塊式火攻鎖外套筒活搴破連接件力矩理母端椎圖外套筒活搴破連接件力矩理母端椎圖12-14模塊式火工鎖構(gòu)造連接打剪切銷 安裝螺母楔塊楔塊支撐桿主裝藥起爆器外套筒與航天器的端框連接，被連接件與連接桿連接，連接桿又通過楔塊與外套筒連接，楔塊受到楔塊支撐桿的支撐被固定，從而使被連接件與航天器的端框連接。釋放時(shí)，右邊起爆器點(diǎn)火，引爆主裝藥，推動(dòng)活塞向右移動(dòng)，活塞又推動(dòng)楔