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题名空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望
被引量：5
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作者
杨杰
黎静
吴文杰
于宁
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机构
重庆大学
中国科学院大学重庆学院
中国科学院重庆绿色智能技术研究院
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出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期3159-3167,共9页
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基金
国家重点研发计划(2016YFB1100800)
国家自然科学基金委面上项目(51673198)
中国科学院西部青年学者人才资助项目(Y62A400V10)。
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文摘
空间桁架作为航天器结构的理想支撑平台,在深空探测、高分辨率对地观测等空间任务中得到了广泛应用。大型化、轻量化是航天器及其空间附属机构的发展趋势,但受地空运载能力与运载成本的约束,现有常规就地制造技术已无法满足大尺寸、高性能、复杂结构件的太空应用需求。在轨增材制造(在轨3D打印)技术可突破常规就地制造瓶颈,解决空间制备难题,实现低成本在轨建设。在轨增材制造是一种在微/零重力作用、高交变温差、强辐射等极端环境条件下的新型制造技术,由于发展时间较短,技术成熟度较低,诸多基础科学问题与关键技术问题尚待解决。空间大型桁架的在轨增材制造不同于传统地面增材制造,是地面增材制造技术的拓展与延伸。目前,在基础研究方面,国内外已开展了空间微重力环境下的熔融沉积成形增材制造试验,验证了微重力环境下熔融沉积增材制造的可行性。在成形装备方面,中、美、欧等国家或联盟均研制了适用于空间站舱内的熔融沉积增材制造样机,而针对空间大型桁架在轨增材制造的舱外装备,尚处于概念设计向工程样机转化的阶段。在成形工艺方面,受限于装备进展,在轨熔融沉积成形工艺性能研究较少;在模拟微重力环境中增材制造方面,针对大尺寸、长轴径比聚合物及其复合材料熔融沉积成形制件的力学性能各向异性,已通过材料改性、层间粘结热调控等方法得到不同程度的改进。本文系统总结了空间大型桁架在轨增材制造技术的发展现状与研究进展。针对在轨熔融沉积成形增材制造,归纳综述了空间微重力影响、在轨成形装备、成形工艺等关键瓶颈技术的研究现状,探讨了空间大型桁架在轨增材制造面临的挑战与发展趋势,为空间大型结构的在轨构建提供了理论基础与技术参考。
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关键词
空间大型桁架
在轨增材制造
熔融沉积成形
空间极端环境
装备
工艺性能
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Keywords
large space truss
on-orbit additive manufacturing
fused deposition modeling
extreme environment in space
equipment
processing property
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分类号
V524
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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题名空间大型桁架天线姿态与振动一体化控制
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作者
侯新宇
张帆
黄攀峰
马小飞
朱佳龙
李洋
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机构
西北工业大学航天学院
中国空间技术研究院西安分院
哈尔滨工业大学机电工程学院
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S01期69-76,共8页
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基金
国家自然科学基金(62173275,91848205,61725303,U20B2033)
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文摘
随着空间任务需求的增长,大型桁架结构在空间应用中更加广泛,使系统刚柔耦合特性不断增强,在轨运行时容易产生振动,从而影响系统的姿态稳定。为了实现空间大型桁架天线系统姿态与振动的一体化控制,基于拉格朗日原理完善了系统动力学模型,从根本上阐述了挠性结构振动与系统姿态角的耦合关系,提出了一种固定时间全局滑模控制器以实现一体化控制目标。仿真结果表明,所提控制算法能够在短时间内抑制挠性结构的振动响应幅值,同时可保证系统姿态的稳定。该算法具有良好的鲁棒性和固定时间收敛特性。
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关键词
空间应用
空间大型桁架天线
挠性振动与姿态耦合
姿态与振动一体化控制
全局滑模控制器
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Keywords
space applications
space large antenna with truss
flexible vibration coupled with attitude
integrated control of the attitude and vibration
global sliding mode controller
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分类号
V19
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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