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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
随着航天技术的迅速发展，空间环境日益恶化，微流星体及空间碎片超高速碰撞成为威胁航天器安全在轨运行的重要因素。空间碎片与在轨航天器发生碰撞时，巨大的碰撞动能足以导致航天器结构破坏、功能失效甚至灾难性事故的发生。在完成轨道发射任务后，运载火箭末级将仍在原轨道上运行。为了维护空间环境，减少轨道碎片存留及降低二次碎片的发生机率，需要降低火箭末级的轨道寿命。 本文阐述了空间碎片离轨的发展状况和被动离轨的研究现状。比较了不同的被动离轨方法，确定了应用大气阻力被动离轨方法进行火箭末级被动离轨的方案。建立了阻尼球被动离轨总体设计方案，确定了系统工作的时序和流程，研究了阻尼球典型关键技术——材料技术、刚化技术和折叠方式等，最终进行了阻尼球的研制。 本文具体研究内容如下： 1）确定了总体设计方案。在阻尼球方案原理可行的基础上，本文给出了阻尼球装置的总体设计方案以及阻尼球、安装弹射系统、电路系统和气路系统四个分系统设计方案，并给出了各系统间的接口和连接关系，形成了可工作的回路。其中，总系统的能源来源于火箭末级的剩余能源。 2）通过对不同材料优缺点的对比，确定阻尼球选用铝箔麦拉材料。引入20μm单面铝箔麦拉和30μm双面铝箔麦拉两种材料，并开展材料性能试验，分别对它们进行了材料性能研究。研究获得两种铝箔麦拉材料单位面积的质量、载荷-位移曲线、弹性模量、屈服强度、抗拉强度及发生刚化屈服时的局部特征，并给出了铝箔麦拉材料近似双线性模型。 3）采用数值仿真计算、试验手段，研究了材料刚化技术。研究了阻尼球材料刚化预测，以球形充气结构为例，通过理论计算与基于ANSYS的仿真计算结果的比较验证了仿真结果的可靠性，为刚化预测提供了可靠的验证方法，并为充气结构刚化控制提供了计算依据。进行了刚化试验，验证了材料刚化的可行性。试验结果表明，厚度30μm的双面铝箔麦拉材料的刚化维型效果明显优于厚度20μm的单面铝箔麦拉材料，从而确定了阻尼球材料为厚度30μm的双面铝箔麦拉材料。最后，对刚化控制进行了研究。提出了压力控制、流量控制等控制方法。 4）研究了阻尼球的折叠展开方式。通过对6种不同折叠方式的充气展开试验研究，确定了阻尼球的最终折叠方式为优先Y向折叠，Y向采用W型折叠，X向采用O型折叠。其中，Y向为气孔方向，X向与它垂直。 5）开展了末级阻尼球被动离轨原理样机验证试验，试验过程中，折叠状态的阻尼球顺利的弹射、充气展开、发生材料刚化并很好的维持球型而不改变。最终研究表明，火箭末级阻尼球被动离轨方案可行。 本文的研究验证了阻尼球方案在火箭末级被动离轨中应用的可行性，为阻尼球的设计、刚化仿真、刚化控制、生产工艺、折叠展开等方面提供了技术支持，并为阻尼球的实际应用提供参考。 |
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发表于 2022-4-30 14:17:20
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