1 太阳翼设计-航天设计体系
空间飞行器总体设计
第一章—绪论1.各国独立发射首颗卫星时间。
表格 1 各国独立发射首颗卫星时间表2.航天器的分类？答：航天器按是否载人可分为无人航天器和载人航天器两大类。
其中，无人航天人按是否环绕地球运行又分为人造地球卫星和空间探测器两大类；载人航天器可以分为载人飞船、空间站和航天飞机。
3.什么是航天器设计？答：航天器设计就是要解决每一个环节的具体设计，其中主要的几个关键内容为：航天任务分析与轨道设计、航天器构形设计、服务与支持分系统的具体设计。
4.画图说明航天器系统设计的层次关系并简述各组成部分的作用。
答：图 1 航天器系统设计的层次关系图(1).有效载荷分系统：航天器上直接完成特定任务的仪器、设备和核心部分；(2).航天器结构平台：整个航天器的结构体(3).服务和支持系统：有效载荷正常工作的必要条件。
①结构分系统：提供其他系统的安装空间；满足各设备安装方位，精度要求；确保设备安全；满足刚度，强度，热防护要求，确保完整性；提供其他特定功能②电源分系统：向航天器各系统供电③测控与通信系统：对航天器进行跟踪，测轨，定位，遥控，通信；④热控系统：对内外能量管理和控制，实现航天器上废热朝外部空间的排散，满足在飞行各阶段，星船各阶段、仪器设备、舱内壁及结构所要求的温度条件；⑤姿态与轨道控制系统：姿态控制--姿态稳定，姿态机动；轨道控制--用于保持或改变航天器的运行轨道，包括轨道确定（导航）和轨道控制（制导）两方面，使航天器遵循正确的航线飞行。
、⑥推进系统：向地球静轨道转移时的近地点与远地点点火；低轨道转移时，低轨到高轨的提升与离轨再入控制；星际航行向第二宇宙速度的加速过程；在轨运行⑦数据管理系统：将航天器遥控管理等综合在微机系统中⑧环境控制与生命保障：维持密闭舱内大气环境，保证航天员生命安全5.航天器的特点及其设计的特点？答：航天器的特点有5个，(1).系统整体性；(2).系统层次性；(3).航天器经受的环境条件：运载器环境、外层空间环境、返回环境；(4).航天器的高度自动化性质；(5).航天器长寿面高可靠性。
天宫一号材料
天宫一号目标飞行器是载人航天器，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院研制。
高10.4米、重8.5吨，分为实验舱和资源舱，舱体的最大直径达3.35米。
天宫一号的电源分系统的所有设备（太阳能电池翼）都在资源舱内，并包括了为飞行器提供能量的燃料。
天宫一号的导航与制导系统中6个控制力矩陀螺也在资源舱内。
导航与制导系统的用途是在天宫一号与追踪飞行器进行对接之际负责寻找目标，而控制力矩陀螺则会对天宫一号进行精确的姿态控制。
电源,太阳能“翅膀”采用新工艺：碳纤维框架加玻璃纤维网格的半刚性结构形式。
锗基化合物太阳电池因其高效率、高电压和高特性好等优点，广泛应用于空间卫星。
天宫一号的飞行姿势靠资源舱，它采用了铝锂合金作为原材料，成功为舱段减重10%。
资源舱推进分系统先进复合材料承力锥台是天宫一号的重要结构件。
天宫一号空间实验室资源舱包括发动机和电源装置等，用于提供轨道与姿态控制、电力能源供应、热控环控，为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
但是资源舱推进分系统主承力结构件外形尺寸大，可分配的结构空间和结构重量小，载荷条件苛刻，我国使用碳纤维复合材料承力锥台结构方案，用蜂窝夹层结构与复合材料十字梁组合结构作为主承力结构件，该设计方案优于金属面板方案，解决了推进分系统结构空间小、有效载荷难以布局的难题。
在产品设计、研制过程中，科研人员破解了大型复合材料结构的有限元设计方法及其在复杂载荷作用下的承载能力、主承力蜂窝夹层结构的设计计算方法等问题，攻克了产品模具设计技术、十字梁整体成型工艺、主承力高精度要求的蜂窝板成型工艺、大型复杂结构的装配工艺等一系列关键技术，满足了天宫一号承力锥台工艺制造需求。
作为重要承力结构件的相机支架，设计要求五“高”：尺寸精度及形位精度要求高；线膨胀系数要求高；结构弹性模量要求高，变形要微米数量级；产品基频高，达100Hz以上；应用系统空间光学相机结构传动轴的安装支座也是主要由碳纤维复合材料制成，由碳纤维主轴、副轴轴盖、底座以及钛合金轴套等零部件组成。
太阳翼 展开 原理
太阳翼展开原理嘿呀，小伙伴们，今天咱们来唠唠太阳翼展开这个超酷的事儿。
你想啊，在那浩瀚的太空里，有个东西就像变形金刚一样，突然就展开了，那就是太阳翼呢。
太阳翼啊，它就像是航天器的小翅膀。
为啥要有这小翅膀呢？这航天器在太空里要干活啊，得有电才行。
太阳翼就是专门收集太阳能，然后把它变成电能的神奇家伙。
那它是怎么展开的呢？咱先从它的构造说起。
太阳翼在没展开之前，就像是被紧紧打包起来的超级大包裹。
它是由好多好多小的电池片组成的，这些电池片就像是一个个小小的能量收集员。
它们被排列得整整齐齐，然后被一些特殊的材料和结构保护着。
当航天器飞到太空里需要太阳翼工作的时候，就像是给太阳翼下了一个“起床干活”的命令。
这时候，有一些特殊的装置就开始起作用啦。
这些装置就像是小弹簧一样，不过可比咱们平常看到的弹簧高级多了。
它们储存了能量，就等着这时候释放呢。
一旦收到信号，这些“小弹簧”就开始发力，把原本折叠得紧紧的太阳翼慢慢往外推。
你可以想象一下，就像是一朵花慢慢绽放的过程。
最开始只是一个小花苞，然后一片花瓣、两片花瓣地慢慢打开。
太阳翼也是这样，先是一部分开始展开，然后带动着其他部分。
那些连接电池片的框架也跟着动起来，它们就像是小火车的轨道一样，让电池片按照正确的方向排列好。
而且哦，这个展开的过程可不能乱。
要是有哪一块电池片没在正确的位置，那就像是拼图少了一块，整个太阳翼的工作可能就会出问题。
所以啊，在这个过程中，还有一些小小的传感器在工作呢。
这些传感器就像是小侦探，时刻检查着太阳翼展开的情况。
如果发现哪里不对劲，就会赶紧给航天器的“大脑”发信号，然后航天器就会想办法调整。
在太空里展开太阳翼可不是一件容易的事儿呢。
太空里没有空气，没有重力，这和咱们在地球上可太不一样了。
在地球上，东西掉下来有重力拉着，可是在太空里，太阳翼展开全靠那些预先设计好的装置和精确的控制。
这就像是在走钢丝一样，得小心翼翼的。
当太阳翼完全展开的时候，哇，那可真是一个壮观的景象。
航天器设计制造标准
航天器设计制造标准导论近年来，航天技术的进步为人类探索宇宙、推动科学发展和促进国际交流等方面带来了巨大的推动力。
然而，航天器的设计和制造过程需要严格遵循一系列的规范、规程和标准，以确保航天器的安全性、可靠性和有效性。
本文将探讨航天器设计制造过程中的关键规范和标准。
一、航天器总体设计规范1. 定义和术语航天器总体设计阶段需要明确航天器的定义和相关术语，以保证设计团队的沟通和协作顺利进行。
2. 总体设计流程航天器总体设计应遵循一定的流程，包括需求分析、概念设计、详细设计、验证和确认等环节。
每个环节都需要在前一环节的基础上进行，并对设计方案进行评估和修改。
3. 总体设计要求总体设计要求包括航天器的功能性、性能参数、质量要求、可靠性指标、安全要求等。
这些要求需要在设计过程中得到充分的考虑和满足。
二、航天器结构设计规范1. 结构设计原则航天器的结构设计应遵循材料科学、强度学、稳定性计算和振动学等原则。
在设计过程中，需要考虑结构的强度、刚度、轻量化和可靠性。
2. 结构设计方法结构设计方法包括有限元分析、模态分析、疲劳强度分析等。
这些方法能够通过计算和仿真验证结构设计的合理性和可行性。
三、航天器热控设计规范1. 热控需求分析在航天器设计中，需要考虑航天器在不同环境条件下的热控需求，包括太阳辐射、热辐射、大气环境等。
这些需求需要在设计过程中进行分析和计算。
2. 热控设计原则热控设计需要考虑航天器的热平衡、热传导、热辐射和热辐射平衡等因素。
设计人员需要根据具体情况选择合适的热控手段和材料。
四、航天器电气设计规范1. 电气设计流程航天器电气设计流程包括电气系统定义、电气负载分析、电气布线设计、电气连接设计等。
每个环节都需要进行详细的设计和验证。
2. 电气设计要求航天器电气设计需要满足航天器工作环境的要求，包括温度、辐射、振动等因素。
同时，需要保证电气系统的可靠性、抗干扰性和故障自诊断能力。
五、航天器软件设计规范1. 软件开发流程航天器软件开发流程包括需求分析、软件设计、编码、测试和验证等环节。
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四、航天器研制过程
➢ 初样阶段
（1）初样设计：给出制造航天器结构与机构所需的全部信 息，确定零部件几何物理参数，绘制加工图纸，制定技术 规范和质保计划。
（2）初样分析：结构静、动力学分析，机构运动学和动力 学分析，可靠性分析，优化设计。通过分析对设计进行修 改。
太阳翼设计-航天飞行器
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内容
一、中国卫星与太阳翼 二、任务立项 三、卫星工程构成 四、航天器研制过程
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一、中国卫星与太阳翼
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一、中国卫星与太阳翼
体装式 太阳电池阵
太阳桨
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太阳翼
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一、中国卫星与太阳翼
连接架
基板
1. 太阳翼结构
组成：由多块基板和连接架组成。 基板：支撑太阳电池及其电路； 连接架：连接太阳板与航天器，并隔开一定距离。
➢从任务上分为3种
设计与分析
制造
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试验
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四、航天器研制过程
➢ 可行性论证阶段 （1）综合分析：根据航天器任务需求，提出
结构与机构的技术要求，进行资料调研。 （2）方案设想：提出各种结构与机构的方案
设想，分析各自的可行性。 （3）梳理关键技术：分析研制过程中需要解
决哪些关键技术。
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开始研制
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总体单位与用 户提出
上级单位 用户
卫星研制单位 卫星研制单位
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三、卫星工程构成
一般情况，卫星工程由五大系统构成： 卫星系统 运载系统 测控系统 发射场 地面应用
航空航天领域设计思想理念
航空航天领域设计思想理念航空航天领域作为现代科技的重要领域之一，其设计思想理念不仅仅是对飞行器和航天器的外观和结构进行设计，更是对整个系统的功能、性能、安全性以及可持续性进行综合考量和优化。
在航空航天领域，设计思想理念的核心是以人为本、创新驱动、安全第一、可持续发展。
首先，以人为本是航空航天领域设计思想的重要方面。
在飞行器和航天器的设计过程中，要充分考虑到乘客和宇航员的舒适度和安全性。
这就要求设计师在选择材料、布局座位、设计舱内环境等方面要充分考虑到人体工程学和心理学因素，确保乘客和宇航员在飞行过程中能够得到良好的体验和保障。
其次，创新驱动是航空航天领域设计思想的核心。
随着科技的不断发展，航空航天领域的设计思想也在不断创新。
从材料的选择和制造工艺到飞行器和航天器的整体设计，都需要不断引入新的科技成果和创新理念，以满足不断变化的市场需求和技术挑战。
同时，安全第一是航空航天领域设计思想的基本原则。
在飞行器和航天器的设计过程中，安全性是首要考虑的因素。
设计师需要充分考虑到各种可能的风险和故障，并在设计中采取相应的措施和设计方案，确保飞行器和航天器在各种极端情况下都能够保持安全。
最后，可持续发展是航空航天领域设计思想的重要方面。
在设计飞行器和航天器的过程中，设计师需要充分考虑到其对环境的影响和资源的利用，采取相应的设计措施和技术手段，确保飞行器和航天器在使用过程中能够最大程度地减少对环境的影响，实现可持续发展。
总之，航空航天领域设计思想理念是一个综合考量和优化的过程，需要设计师在设计飞行器和航天器的过程中充分考虑到人文因素、科技创新、安全性和可持续发展等方面，以满足不断变化的市场需求和社会发展的要求。
只有在这样的设计思想指导下，航空航天领域的飞行器和航天器才能够不断创新、安全可靠地为人类的出行和探索提供支持。
飞机翼设计的最新技术和方法
飞机翼设计的最新技术和方法飞机翼设计是航空工程中非常重要的一个部分，它直接影响着航空器的性能和安全性。
自从飞机从华盛顿近郊的基伯岛起飞开始，设计者们就一直在寻求更加有效的方法来优化翼型，以提高飞机的性能。
随着现代科学技术的发展，飞机翼设计已经进入到了一个全新的阶段。
最新的技术和方法不仅仅能够提升翼型设计的优化程度，还可以帮助研究人员更好地预测飞机翼的行为，并为实现更加环保以及节能的飞行提供可靠的支持。
1. 如何设计翼型翼型设计的关键在于找到一个能够在给定的飞行条件下最优化的翼型。
而这个过程通常需要使用计算流体力学（CFD）、实验方法以及数学建模等方法。
在CFD计算中，研究人员会将翼型放入一个三维计算模型中，然后运用基于繁荣方程（Navier-Stokes equations）的数值模拟技术来进行分析，以便为设计者提供风洞实验和数学建模所需要的信息。
同时，实验方法也是翼型设计中重要的一个环节。
在风洞内进行的实验能够帮助研究人员更加细致地了解翼型的空气流动行为，以及飞行情况下的翼型性能表现。
因此，在翼型设计之初，实验数据也经常被用来确认CFD计算的有效性。
而数学建模则通过建立一系列的物理方程式来描述翼型的动力学行为，以提供更为准确和精确的结果。
同时，基于数学建模的分析方法也能够更快速地得出结论，对于那些需要快速响应的场景提供了优势。
2. 基于形态最优性的翼型设计方法形态最优性（shape optimization）是指通过调整目标函数对于翼型进行逐渐调整以满足特定的约束条件。
在这种方法中，研究人员需要首先确定需要优化的翼型的主要特性，然后再寻找一些用来衡量翼型性能的目标函数。
接着，研究人员会对于不同的约束条件进行设计，并且用一个优化算法进行计算。
形态最优性方法是一种非常强有力的工具，因为它不仅可以用来为特定的飞机进行翼型设计，而且还能够用来提高翼型设计的效率和精度。
3. 利用全局优化方法进行翼型设计全局优化是一种比形态最优性更加高级的优化方法。
典型航天器的热控PPT演示课件PPT37页
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推进舱热控
被动热控措施柱段仪器圆盘对应处设置散热面2平方米外表面包覆MLI（除散热面外）在尾流罩部位安装高温隔热屏（防止变轨发动机工作时产生的高热流对舱内的影响）返回舱和推进舱之间的防热罩上也包覆MLI内表面喷涂高发射率的热控涂层舱内电子仪器设备表面进行黑色阳极氧化处理或喷涂高发射率无毒热控涂层主动热控措施推进剂贮箱、应急电源、红外地球敏感期、分流调节器等采用主动电加热控温和被动热控相结合4个镉镍电池采取冷板降温，在距后Y框约295mm铆接了3圈液体加热管路热控外回路的全部设备和部件
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飞船结构组成
轨道舱作为航天员的工作和生活舱，以及用于出舱时的气闸舱。配有泄复压控制、舱外航天服支持等功能。内部有航天员生活设施。轨道舱顶部装配有一颗伴飞小卫星和5个复压气瓶。无留轨功能。返回舱形状似碗，用于航天员返回地球的舱段，与轨道舱相连。装有用以降落降落伞和反推力火箭，实行软着陆。推进舱装有推进系统，以及一部分的电源、环境控制和通讯系统，装有一对太阳能电池板。
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流体回路系统
ZKS
第22页，共37页。
经验总结
以流体回路、气体通风换热回路、大面积电动百叶窗为代表的主动热控技术得到了考核。液体内外冷却回路在热负荷变化剧烈的情况下，均可有效地进行自动调节。通过风机（包括风扇）驱动空气流经仪器设别，或者按照预定的流动方向在舱段内循环，产生气体强迫对流换热，实现降低仪器设备温度或拉平密封舱空气温湿度，达到控温目的。电动百叶窗在入轨后全关，轨返分离前顺利打开，从而兼顾了轨道舱在自主飞行和留轨利用2种状态下舱内温度水平的要求。
蒸发器
“流体回路（阿波罗”指令舱与服务舱的）在使用升华器的基础上，耦合了一个蒸发器进行辅助散热。蒸发器通过壁面换热的形式对乙二醇溶液流体回路进行冷却，其工质为水。内部采用的是平板翅片夹层构型，流道为叉流布置方式。其内核由焊接的带鳍乙二醇流道簇单元，每一层的外表面焊接带鳍蒸汽流道组成。当辐射器出口温度超过9.5℃时自动打开蒸发器
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卫星工程总体要求 卫星工程总体方案 开始研制
用户 卫星研制单位 卫星研制单位
三、卫星工程构成
一般情况，卫星工程由五大系统构成： 卫星系统 运载系统 测控系统 发射场 地面应用
相对应的研究与应用单位
四、航天器研制过程
从时间上分为4个阶段 可行性论证 方案 初样 正样
从任务上分为3种
四、航天器研制过程
正样阶段
（1）设计与分析：通过初样结果修正设计，形成一套最
终的设计图样和技术文件。
（2）制造：制造工艺和航天器整体装配是制造的关键。 （3）验收试验：一般仅进行航天器整体验收试验。
结束
体系
从任务上分为3种 设计与分析
航天体系
制造
试验
设计体系
+
质量保证体系
四、航天器研制过程
初样阶段
（1）初样设计：给出制造航天器结构与机构所需的全部 信息，确定零部件几何物理参数，绘制加工图纸，制 定技术规范和质保计划。 （2）初样分析：结构静、动力学分析，机构运动学和动 力学分析，可靠性分析，优化设计。通过分析对设计 进行修改。 （3）设计评审与制造： （4）鉴定试验：静力试验、正弦振动试验、随机振动试 验、热真空试验、声试验等。
一、中国卫星与太阳翼
2. 太阳翼机构
（1）压紧与释放机构：固定连接、释放。 （2）展开机构：展开、锁定。
（3）指向驱动机构：驱动太阳翼转动对日定向、输送电功率。
收拢状态
展开过程
在轨工作状态
二、航天任务立项
立项综合论证或项目建议， 方案论证、经济可行性分析 卫星立项批复 总体单位与用 户提出 上级单位
设计与分析 制造 试验
四、航天器研制过程
可行性论证阶段
（1）综合分析：根据航天器任务需求，提出 结构与机构的技术要求，进行资料调研。 （2）方案设想：提出各种结构与机构的方案 设想，分析各自的可行性。 （3）梳理关键技术：分析研制过程中需要解 决哪些关键技术。
四、航天器研制过程
方案阶段
（1）方案设计：提出可供筛选的结构与机构方案，进行 可靠性分析，确定满足设计要求的方案。 （2）初步设计与分析：对各设计方案进行初步设计与分 析，根据各方案给出的定量分析结果，进行对比，并 对方案进行修改和完善。 （3）关键技术研究：对尚未应用的新技术进行立项研究， 包括关键部件的原理样机研制。 （4）方案验证与评审：采用分析、类比、计算机模拟等 方法对方案进行验证，通过评审检查方案的合理性和 可行性。
太阳翼设计-航天飞行器
东方红卫星有限公司 王培明 高级工程师
内容
一、中国卫星与太阳翼
二、任务立项 三、卫星工程构成
四、航天器研制过程
一、中国卫星与太阳翼
一、中国卫星与太阳翼
体装式 太阳电池阵
太阳桨
太阳翼
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、中国卫星与太阳翼
1. 太阳翼结构
连接架 基板
组成：由多块基板和连接架组成。 基板：支撑太阳电池及其电路； 连接架：连接太阳板与航天器，并隔开一定距离。