航天器结构分析与设计复习提纲

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?