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空间相机内方位元素热稳定性集成分析与试验

光学学报 2024年第18期 407-412页

作者：薛志鹏刘金全张雷丛杉珊刘畅王佳宁陈顺发长光卫星技术股份有限公司

针对空间相机内方位元素热稳定性的评估需求，提出空间相机内方位元素光机热集成分析方法与试验技术。首先，基于反射镜刚体位移所引起的相机内方位元素变化原理，建立刚体位移与内方位元素的数学模型；然后，通过光机热集成仿真分析方... 详细信息

针对空间相机内方位元素热稳定性的评估需求，提出空间相机内方位元素光机热集成分析方法与试验技术。首先，基于反射镜刚体位移所引起的相机内方位元素变化原理，建立刚体位移与内方位元素的数学模型；然后，通过光机热集成仿真分析方法开展空间相机的热弹性分析，提取弹性变形下的刚体位移，并根据所建立的数学模型计算出相机温度变化引起的内方位元素变化量；最后，针对空间相机温度-内方位标定测试需求，搭建试验平台，并对不同相机温度下的内方位进行标定。试验结果表明：相机在不同温度下的内方位元素仿真与试验结果误差在0.1 pixel以内，从而验证所提出的内方位元素集成分析方法与试验技术。相机在3℃温差下内方位元素变化小于0.3 pixel，进一步论证相机具有良好的稳定性。

关键词：传感器空间相机内方位元素稳定性集成分析

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新型中小口径反射镜消热刚性支撑结构设计

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 436-442页

作者：袁健张雷长光卫星技术股份有限公司吉林长春130033

为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾,提出了一种新型刚性支撑结构,并为某高分辨率空间相机研制了通光口径Φ214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合,通过延长、优化热应力在... 详细信息

为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾,提出了一种新型刚性支撑结构,并为某高分辨率空间相机研制了通光口径Φ214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合,通过延长、优化热应力在组件内部的传递路径实现了消热目的。刚性支撑次镜组件重2.6 kg、4℃均匀温升工况下面形变化均方根(RMS)仿真值为2.573 nm,装调重力工况下镜体倾角和位移分别为2.028″、0.566μm,与传统柔性支撑方案相比具有突出的优势。实测次镜的面形精度RMS为0.0181λ(λ=632.8 nm),在16℃及24℃时次镜面形变化量不超过0.0025λ;组件基频达到502.1 Hz,在快速高低温循环及大量级振动后次镜面形基本维持不变;装配容差测试中,次镜在0.02 mm不平度的作用下仅发生微弱变形。刚性支撑结构可以显著提升中小口径反射镜工作性能,在遥感器光机结构研制领域内具有广阔的应用前景。

关键词：空间光学反射镜刚性支撑消热面形精度稳定性

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TDI-CMOS焦面组件传热路径优化设计

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 92-101页

作者：王建超柏添孔林姜峰张雷长光卫星技术股份有限公司长春130033

为解决TDI-CMOS传感器在轨温漂问题,利用相变储能装置对焦面组件传热路径进行优化设计,以更好的控制传感器芯片在轨成像期间的温升,进一步提高空间相机成像品质。首先根据轨道热流环境及焦面组件工作特性确定仿真及试验边界条件;接着利... 详细信息

为解决TDI-CMOS传感器在轨温漂问题,利用相变储能装置对焦面组件传热路径进行优化设计,以更好的控制传感器芯片在轨成像期间的温升,进一步提高空间相机成像品质。首先根据轨道热流环境及焦面组件工作特性确定仿真及试验边界条件;接着利用现有焦面组件结构进行建模仿真分析并开展热试验,得到优化前各部分温度结果;再根据现有结构进行热控优化设计,研究不同的传热路径对CMOS传感器温度的提升效果,确定出辅以相变储能装置的焦面组件热设计方案;最后开展焦面组件热光学试验,验证设计方案的正确性。试验结果表明,采用针脚散热方案与侧面散热相组合的强化传热方式能够满足CMOS传感器在工作期间5℃以内温升要求,且DN值变化小于0.2%,优化方案有效提高了成像品质。

关键词：焦面组件热控优化相变储能试验验证空间遥感相机

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新型模块化质量特性测试工装设计与应用

机械设计 2024年第3期41卷 122-129页

作者：高飞杨立国赵相禹长光卫星技术股份有限公司吉林长春130022

针对卫星批量化生产对质量特性测试快速、高效、安全及可靠的需求,亟需设计一种柔性可扩展、操作简便、精度高和成本低的新型模块化工装,并可以实现一次装夹即可完成卫星三维质量特性测试的要求。文中从新型模块化工装的测试原理、结构... 详细信息

针对卫星批量化生产对质量特性测试快速、高效、安全及可靠的需求,亟需设计一种柔性可扩展、操作简便、精度高和成本低的新型模块化工装,并可以实现一次装夹即可完成卫星三维质量特性测试的要求。文中从新型模块化工装的测试原理、结构形式及测试流程等方面进行分析,对新型模块化工装产生的误差项进行分析和推导。以某实际批量生产卫星需求为例开展设计验证工作,验证了误差分析的准确性及工装设计的合理性,结果证明:该新型工装满足批量卫星制造领域对测试工装的需求。

关键词：批量化生产模块化工装误差分析质量特性

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双目面结构光三重扫描测量系统温漂补偿方法

红外与激光工程 2024年第1期53卷 213-224页

作者：杨濠铭孙子杰孙岩标邾继贵天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072 北京卫星制造厂有限公司北京100094

双目面结构光三重扫描是在条纹投影双目视觉重建的基础上,追加左、右相机与投影仪构成的单目视觉系统重建点云,在反光和凹凸起伏等表面测量应用上具有更好的点云完整性优势。但由于环境温度变化影响,投影仪产生较大温度漂移,导致双目重... 详细信息

双目面结构光三重扫描是在条纹投影双目视觉重建的基础上,追加左、右相机与投影仪构成的单目视觉系统重建点云,在反光和凹凸起伏等表面测量应用上具有更好的点云完整性优势。但由于环境温度变化影响,投影仪产生较大温度漂移,导致双目重建点云与单目重建点云发生“分层”现象。为此,文中提出了一种基于正交条纹投影的三重扫描系统温漂在线补偿方法,通过投影仪投射正交条纹来构建双目重建点在投影仪图像中准确的映射关系,并基于双目重建点在投影仪图像中的重投影误差最小化目标函数来求解温漂补偿后的投影仪最优外参数。最后,以金属球和汽车零件作为被测对象进行实验验证,在不依靠标定板等先验信息及繁琐标定流程基础上,所提在线快速补偿方法可以使得双目点云与单目点云温漂量分别减小78.2%和94.3%,极大减轻了温度变化对于三重扫描点云数据拼接影响。

关键词：三重扫描投影仪正交条纹温漂补偿

电力通信网络中的数字孪生技术应用及性能分析

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通信电源技术 2024年第10期41卷 166-168页

作者：李士元长光卫星技术股份有限公司吉林长春130102

文章主要阐述了电力通信网络的拓扑结构及其存在的问题、数字孪生技术的基本概念及其在通信网络中的应用,通过建立数字孪生模型,分析其在电力通信网络中的性能。从信号传输特性等方面进行建模和验证,结果表明数字孪生技术在电力通信网... 详细信息

文章主要阐述了电力通信网络的拓扑结构及其存在的问题、数字孪生技术的基本概念及其在通信网络中的应用,通过建立数字孪生模型,分析其在电力通信网络中的性能。从信号传输特性等方面进行建模和验证,结果表明数字孪生技术在电力通信网络中能够较好地模拟网络运行状态,对网络性能分析具有重要意义。

关键词：数字孪生技术电力通信网络性能分析拓扑结构模型验证

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空间目标轨道外热流计算及辐射特性研究

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 187-197页

作者：郑鸿儒马岩张帅王建超曲友阳北京跟踪与通信技术研究所北京100094 长光卫星技术股份有限公司吉林长春130000

本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法,基于非结构四面体网格编写了仿真程序,并对计算结果进行了对比验证。进一步地,对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流,采用带帆板的网格对有无遮挡... 详细信息

本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法,基于非结构四面体网格编写了仿真程序,并对计算结果进行了对比验证。进一步地,对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流,采用带帆板的网格对有无遮挡情况下各表面受到的轨道外热流进行了分析。结果显示,在对地模式下考虑遮挡后,−Y表面平均热流值降低了53.79 W/m^(2),+Y−Z侧帆板表面平均热流值降低了32.05 W/m^(2)。结合表面材料属性,分析了各表面的温度特性,并结合帆板温度的在轨遥测数据,验证了计算的准确性。最后,计算了两种模式下各方向的红外辐射强度。结果表明,不同观测模式下各表面受热流的影响不同,对地模式下各表面温度随时间变化较大,而对日模式下各表面热流较为稳定。两种模式下,太阳能帆板的温度较高,辐射强度较大,具有明显的红外特征,便于开展红外观测。

关键词：轨道外热流空间目标探测红外辐射蒙特卡洛方法

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铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能

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焊接学报 2024年第3期45卷 1-6,I0003页

作者：王小伟张斌曾如川闫朝阳陈树君北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124 北京卫星制造厂有限公司北京100124

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时... 详细信息

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2.

关键词：铝合金变极性等离子弧穿孔焊接微观组织力学性能

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选区激光熔化三维点阵结构尺寸效应研究进展

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 16-29页

作者：彭成宽祁俊峰邵珩北京卫星制造厂有限公司北京100190

三维点阵结构技术是兼具轻量化和功能-结构一体化设计的创新型技术,结构成形所依赖的选区激光熔化技术在成形跨尺度结构和渐变结构时面临严重的尺寸效应问题,制约了三维点阵结构的应用及推广。特征结构的“形”、“性”特征是评价打印... 详细信息

三维点阵结构技术是兼具轻量化和功能-结构一体化设计的创新型技术,结构成形所依赖的选区激光熔化技术在成形跨尺度结构和渐变结构时面临严重的尺寸效应问题,制约了三维点阵结构的应用及推广。特征结构的“形”、“性”特征是评价打印质量的重要标准,因此,以三维点阵的特征结构——杆和薄壁作为研究对象,系统梳理了尺寸效应的相关研究。首先,从温度场出发,阐述了特征尺寸对宏观热累计及介观熔池尺寸、温度梯度、冷却速率的影响规律,为进一步“形”、“性”分析提供依据;其次,缺陷和微观组织形貌是控“形”的主要内容,因此总结了特征尺寸对微观孔隙率、尺寸精度、粗糙度三种缺陷程度及晶粒尺寸、排向两种微观组织特征的影响规律,并对其产生的机理进行了分析;最后,对比了不同缺陷和微观组织特征对力学性能的影响,为特征结构控“性”提供借鉴。合理的工艺参数选择与特征尺寸相互配合,可以有效改善打印质量,提高特征结构的力学性能,为跨尺度结构及渐变结构的工艺方案设计提供参考,同时也为极致轻量化的探索提供了思路。

关键词：尺寸效应选区激光熔化三维点阵结构特征尺寸多孔结构