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基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究

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宇航学报 2014年第8期35卷 969-976页

作者：杨淑利刘志全濮海玲中国空间技术研究院总体部北京100094

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比... 详细信息

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明:聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高,短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大,开路电压基本不随聚光比变化;失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化,进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比,应控制失焦距离在可允许范围内;太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响,需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池;应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件;太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小,并使聚焦光线偏离太阳电池,应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。

关键词：聚光光伏系统线聚焦菲涅耳透镜聚光比失焦距离聚焦宽度

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考虑根铰间隙的空间框架展开机构动力学分析

宇航学报 2018年第8期39卷 838-846页

作者：杨淑利刘志全濮海玲杨巧龙中国空间技术研究院总体部北京100094

利用Kane法多体动力学基本理论并考虑根铰间隙影响因素,建立适用于空间柔性太阳电池阵的多框架展开机构多体系统动力学模型,对框架展开机构的展开方式和展开过程进行仿真分析,获得了机构组成部件在展开过程中的几何位置、速度、加速度... 详细信息

利用Kane法多体动力学基本理论并考虑根铰间隙影响因素,建立适用于空间柔性太阳电池阵的多框架展开机构多体系统动力学模型,对框架展开机构的展开方式和展开过程进行仿真分析,获得了机构组成部件在展开过程中的几何位置、速度、加速度等动力学特性,分析了框架展开机构各个关节点运动特性、铰链间隙与外部驱动力的相互作用规律。结果表明:合理控制框架展开机构各运动部件的驱动力矩是保证框架按照确定规律展开的必要条件;根铰间隙对太阳电池阵框架展开机构角加速度影响较为明显,进而影响到展开框架展开过程的稳定性,对转角和角速度几乎没有影响;在进行空间太阳电池阵框架展开机构设计时应严格控制铰链轴间隙,并通过动力学仿真校核间隙对太阳电池阵展开过程的影响;研究结果为空间柔性太阳电池阵多模块框架展开机构设计提供指导。

关键词：空间柔性太阳电池阵多模块框架展开机构铰链间隙 Kane方法

空间聚光太阳电池阵柔性透镜薄膜结构的力学分析

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宇航学报 2015年第11期36卷 1226-1234页

作者：刘志全杨淑利濮海玲吴跃民中国空间技术研究院总体部北京100094

运用线性Kirchhoff平板理论建立柔性菲涅耳透镜薄膜结构的静力学模型,给出柔性透镜的静力学求解方法,得到柔性透镜变形的解析解。分析透镜纵向应变、背衬厚度、透镜纵向长度对柔性透镜特性的影响,获得上述参数对透镜变形和几何光学性能... 详细信息

运用线性Kirchhoff平板理论建立柔性菲涅耳透镜薄膜结构的静力学模型,给出柔性透镜的静力学求解方法,得到柔性透镜变形的解析解。分析透镜纵向应变、背衬厚度、透镜纵向长度对柔性透镜特性的影响,获得上述参数对透镜变形和几何光学性能的影响规律。基于圆柱薄壳振动理论,建立柔性透镜动力学模型,然后根据Reissner理论确定的有限长开口圆柱壳振动方程的一般解,给出柔性透镜动力学模型的求解方法,计算柔性透镜的振型和固有频率,分析透镜纵向应变、背衬厚度和轴向波数对柔性透镜固有频率的影响。结果表明:在设计柔性透镜结构时,适当增加透镜的纵向应变并减小透镜的背衬厚度有利于减小透镜的变形。柔性透镜的固有频率与纵向应变和透镜背衬厚度密切相关,需选择合适的纵向应变与背衬厚度。柔性透镜的变形随着透镜纵向长度的增加而增大,但纵向长度太小会增加相同太阳电池阵面积上聚光组件的安装数量,因此纵向长度的选择需综合权衡。

关键词：聚光太阳电池阵柔性薄膜结构平板理论圆柱薄壳振动理论

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航天器太阳翼展开可靠性的评估方法

中国空间科学技术 2013年第3期33卷 52-56页

作者：刘志全吴跃民濮海玲杨巧龙中国空间技术研究院北京100094

作为航天器的电能供给装置,太阳翼对于航天器飞行的成功起着重要作用。文章基于航天器太阳翼展开过程的分析,确定了以太阳翼铰链的总驱动力矩作为展开可靠性的特征量。基于"应力-强度"干涉理论,提出了利用太阳翼铰链线驱动力矩和阻力矩... 详细信息

作为航天器的电能供给装置,太阳翼对于航天器飞行的成功起着重要作用。文章基于航天器太阳翼展开过程的分析,确定了以太阳翼铰链的总驱动力矩作为展开可靠性的特征量。基于"应力-强度"干涉理论,提出了利用太阳翼铰链线驱动力矩和阻力矩等测试数据进行太阳翼展开可靠性定量评估的方法,并给出了某卫星星座用太阳翼展开可靠性评估的应用示例,为航天器太阳翼的可靠性验证提供了技术途径。

关键词：可靠性评估太阳翼展开航天器

刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用及发展

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宇航材料工艺 2023年第2期53卷 14-21页

作者：贾文文濮海玲刘颖任守志管帅北京空间飞行器总体设计部北京100094

梳理了空间可展结构的分类及发展趋势,从铰接可展结构-带簧铰链、杆状可展结构、面状可展结构及体可展结构四个方面调研了刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用现状,从力学和黏弹性特性方面提出了其在可展结构中的应用优势及... 详细信息

梳理了空间可展结构的分类及发展趋势,从铰接可展结构-带簧铰链、杆状可展结构、面状可展结构及体可展结构四个方面调研了刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用现状,从力学和黏弹性特性方面提出了其在可展结构中的应用优势及需要考虑的问题。高模量、低密度、低膨胀系数的刚性基体高应变复合材料是空间可展结构的应用方向,而刚性基体高应变复合材料可展结构的设计方法,以及将其用于大尺寸可展结构的低成本和高精度制造工艺仍有很大的探索空间。

关键词：空间可展结构刚性基体高应变复合材料应用及发展

应用OptiStruct软件的太阳翼基板结构优化

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航天器工程 2011年第6期20卷 63-68页

作者：盛聪曾福明濮海玲北京空间飞行器总体设计部北京100094

应用Altair OptiStruct软件独有的复合材料优化技术,针对非连续铺层复合材料,对某卫星太阳翼基板结构进行了优化设计。整个基板结构优化设计过程包括两个阶段:概念设计阶段和系统设计阶段。首先,在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块,对... 详细信息

应用Altair OptiStruct软件独有的复合材料优化技术,针对非连续铺层复合材料,对某卫星太阳翼基板结构进行了优化设计。整个基板结构优化设计过程包括两个阶段:概念设计阶段和系统设计阶段。首先,在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块,对太阳翼基板结构进行了拓扑优化;然后,在系统设计阶段利用尺寸优化模块完成了铺层厚度的优化。在经验设计方案中,太阳翼基板面板质量为3.6kg,经优化设计后,基板面板质量为1.7kg,减少了53%。

关键词：航天器太阳翼基板结构复合材料优化设计

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太阳望远镜本体构架的设计与分析

航天器工程 2001年第3期10卷 9-18页

作者：濮海玲赵坚成北京空间飞行器总体设计部

根据空间太阳望远镜本体构架的设计要求,概要地阐述了构架的方案设计,建立了能够实现轴向“零”膨胀的数学模型;在完成构架的热性能分析与刚度分析的基础上,得到优选的设计方案;并对制造出的缩比构架模型进行试验验证,为航天器上应用的... 详细信息

根据空间太阳望远镜本体构架的设计要求,概要地阐述了构架的方案设计,建立了能够实现轴向“零”膨胀的数学模型;在完成构架的热性能分析与刚度分析的基础上,得到优选的设计方案;并对制造出的缩比构架模型进行试验验证,为航天器上应用的构架式主承力结构设计提供了一定的技术基础。

关键词：空间太阳望远镜本体构架零膨胀设计热性能刚度航天器承力结构

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国产超薄铝蜂窝芯材在太阳翼基板的应用

宇航材料工艺 2023年第2期53卷 37-41页

作者：管帅濮海玲孙伟潘福明高鸿北京空间飞行器总体设计部北京100094 国家国防科技工业局军工项目审核中心北京100094 中国航天宇航元器件工程中心北京100094

针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求,开展分析和试验,验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析,基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa,小于剪切强度0.36 M... 详细信息

针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求,开展分析和试验,验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析,基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa,小于剪切强度0.36 MPa,满足强度裕度要求。其次,针对目前超薄蜂窝研制批次稳定性较差、剪切模量波动性较大的问题,对蜂窝剪切模量波动对基板力学性能的影响进行分析,结果表明,基板应力应变分布水平对剪切模量变化不敏感,蜂窝剪切模量降低50%后,基板蒙皮碳纤维最大应变减小3%,蜂窝芯子最大横向剪切应力减小9%,基板最大位移增加7%,可为蜂窝评估提供数据支撑。最后,开展基板缩比件和全尺寸基板的力、热试验,试验后基板未发生损伤。分析和试验结果表明:国产超薄铝蜂窝芯材性能满足要求,可在太阳翼基板上应用。

关键词：国产铝蜂窝芯高性能低密度太阳翼基板分析验证

国产高模碳纤维/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用研究

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宇航材料工艺 2023年第2期53卷 117-122页

作者：杨淑利濮海玲邵立民罗盼任守志高鸿北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国空间技术研究院北京100094

基板是空间太阳电池阵电池电路的安装基础,“上下碳纤维复合材料网格面板+铝蜂窝芯+聚酰亚胺膜”是基板的典型结构。高模量碳纤维作为太阳翼核心关键原材料,必须实现自主可控,避免受制于人。为此,开展了国产高模碳纤维CCM40J-6K/环氧复... 详细信息

基板是空间太阳电池阵电池电路的安装基础,“上下碳纤维复合材料网格面板+铝蜂窝芯+聚酰亚胺膜”是基板的典型结构。高模量碳纤维作为太阳翼核心关键原材料,必须实现自主可控,避免受制于人。为此,开展了国产高模碳纤维CCM40J-6K/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用试验研究,提出了CCM40J-6K/环氧复合材料在产品应用上的宏观力学、微观网格抗拉脱、聚酰亚胺膜粘贴等三个关键环节,针对性地设计并实施了常温和高低温交变力学性能、网格面板节点结合力、聚酰亚胺膜粘贴性能以及基板结构热循环性能等5个方面的测试验证。验证结果表明:CCM40J-6K太阳翼基板各项力学性能与进口M40JB-6K相当,可以沿用原M40JB-6K相关基板成型工艺,单层及多层铺层基板试验件能够经受高低温交变及热循环恶劣环境,试验件试验前后力学性能无明显变化,且聚酰亚胺膜无脱粘现象,网格节点拉伸强度国产碳纤维网格面板相比进口碳纤维网格面板高18.9%。说明国产碳纤维CCM40J-6K能够应用于太阳翼基板结构研制。

关键词：国产高模量碳纤维太阳翼基板应用试验