航天器结构机构考试

1、1. 什么是航天器结构？主要功能有哪些?指为航天器提供总体构型，为各分系统仪器设备提供支撑，承受和传递载荷，并保持一定刚度和尺寸稳定性的部件或附件的总称。功能：承受载荷，安装设备，提供构型2. 什么是航天器机构？主要功能有哪些？指使航天器及其部件或附件完成规定动作或运动的机械部件。功能：连接，释放，展开，分离，指向，承载3. 航天器结构与机构的关系a) 专业技术上属于同一范畴b) 完成一个共同的任务或功能c) 分析上往往很难分离4. 根据机构的使用状态分为两个基本的类型a) 一次性机构：压紧与释放机构，展开机构，连接与分离机构b) 连续或间歇工作机构：间歇工作机构，连续工作机构5. 航天器的研

2、制一般要经过：可行性论证阶段、方案阶段、初样机的、正样阶段6. 航天器的环境条件a) 地面环境：地面自然环境，制造环境，操作环境，贮存环境，运输环境，地面试验环境i. 地面自然环境：重力，大气压，温度，湿度，腐蚀，污染b) 发射环境：起飞和最大噪声，最大气动载荷，级间分离，整流罩分离，航天器与运载火箭分离，稳态加速度飞行，非正常发射条件c) 轨道环境：真空，温度交变，带电粒子辐射，紫外辐射，原子和分子粒子，微流星和空间碎片d) 再入环境：再入气动加载和气动加热，着陆冲击7. 航天器载荷分为：静载荷，动载荷a) 动载荷：周期振动载荷，瞬态振动载荷，冲击载荷，随机振动载荷8. 解释载荷循环分析过程

3、9. 简答：空间环境对结构材料的影响?答：(1)真空条件。在高真空条件下，材料的蒸发、升华和分解效应，会造成材料的质量损失、改变和降低材料的原有性能。 (2)带电粒子辐射条件。在各种能量和强度的电子和质子的长期辐照下，材料将受到一定的辐射剂量，当剂量过大时，可能使材料(尤其是合成材料)性能发生退化。(3)太阳紫外辐射条件。特别是量子能量较高的紫外辐射，它会影响材料的光学和热性能，以及影响某些薄膜结构材料的弹性性能。(4)高低温度交变条件。在低温条件下，有些材料会变脆；在长期温度交变条件下，有些材料会产生热疲劳或热损伤，因而产生裂纹、脱胶、分层、变硬等现象。(5)原子氧条件。它可引起高分子材料的

4、化学裂解，因而造成材料的损伤。10. 对结构材料性能的要求：a) 低密度要求b) 机械性能要求c) 物理性能要求d) 材料真空出气要求e) 制造工艺性能要求11. 在航天器结构中常用的几种变形铝合金为： (1)防锈铝 (2)硬铝 (3)超硬铝（4）锻铝其主要特点有： 密度低，因而具有较高的比强度和比模量； 工艺性能良好，易于机械加工、成形和铸造；良好的导热性和导电性；表面可自然形成氧化保护膜，抗腐蚀性能好；在所有轻金属材料中成本最低廉。12. 钛合金具有如下一系列优点： 由于钛的密度较低，而强度极高，因此其比强度值很高； 高温和低温性能均良好，可在-273+500范围内工作； 对大气、海水、酸

5、、碱均有良好的抗蚀性，是目前金属结构材料中最好的抗腐蚀材料；具有良好的抗疲劳性能；具有很低的热导率，适于制作隔热的构件；线膨胀系数较低，适于作要求尺寸稳定性好的构件。但钛合金也存在一些缺点，主要有： 弹性模量较低，其比模量值与铝、镁相当或甚至稍低； 耐磨性较差，因而不宜作运动部件； 制造工艺较铝、镁、钢等复杂； 材料成本较铝、镁、钢等高。 13. 航天器结构设计的基本要求基本要求是航天器结构设计中必须始终遵循的基本原则，航天器结构设计的基本要求就是强度要求 ，即结构不能受到破坏。14. 结构件的连接方式：机械紧固连接、焊接、胶接15. 解释形变能密度理论(第四强度理论)形变能密度理论认为，引起

6、材料破坏(主要为屈服)的主要原因是形状改变能密度，不论材料处于何种应力状态，只要形变能密度达到材料单向拉伸破坏时的形变能密度，材料即发生破坏。因此，材料不发生破坏的条件为：16. 在航天器结构强度验证中规定了三类载荷：使用载荷、设计载荷、试验载荷。设计载荷=使用载荷×设计安全系数试验载荷使用载荷×试验安全系数17. 优化设计问题的三个基本要素是什么？优化问题：设计变量、约束条件、目标函数。18. 杆系结构的功能（猜测题.简答）承力结构骨架结构支承结构连接结构19. 杆系结构的设计要求：（猜测题.简答）(1)强度要求(2)刚度要求(3)尺寸稳定性要求(4)构型要求(5)重量要

7、求(6)机械接口要求(7)非机械性能要求（电学，磁性）20. 杆件结构是由细长的杆件或若干根细长的杆件所组成的结构，或称杆系结构（猜测题.简答）21. 杆系结构按节点形式可分为桁架和刚架；桁架是由直杆和铰节点组成；刚架是由杆和刚节点组成。桁架可分为静定的杆系结构和静不定的杆系结构，而刚架一定是静不定结构（猜测题.填空）22. 蜂窝夹层板由上、下面板和蜂窝芯子组成23. 蜂窝夹层板优点简答题（）（1）优良的比刚度性能（2）较高的比强度性能（3）抗疲劳、减振、吸声、隔声、隔热（4）结构尺寸可设计性（5）表面平整，安装方便（6）结构简单，成本低，周期短24. 蜂窝夹层板结构的设计要求：(1) 强度要

8、求，防止失稳，结构破坏(2) 刚度要求，固有频率合适，不形变(3) 尺寸稳定性要求，随温度变化尺寸稳定(4) 重量要求(5) 机械接口要求(6) 非机械性能要求（电，磁，热）25. 铝合金面板厚度最薄为0.15mm(中国最小为0.3mm)，通常选用0.3mmm、0.4mm和0.5mm或更厚。26. 对胶黏剂的一般性能要求为：(1)满足胶接强度要求和空间环境下的性能稳定性要求。(2)满足出气率要求，以免固化过程中产生大量气体造成内压，引起面板与芯子之间的局部脱胶或产生气孔。(3)与被胶接件相容性好，黏接强度高，有较好的综合力学性能。 (4)工艺性能好，使用方便，可在尽可能低的温度下固化。(5)线

9、膨胀系数与被胶接件的线膨胀系数接近。(6)受湿度影响尽可能小，胶接的耐久性应高于夹层板结构的预期寿命。27. 胶黏剂分类：1. 结构胶2. 泡沫胶3灌注胶：灌注胶是二次胶接用胶，为避免二次胶接影响夹层板的性能或引起夹层板的变形，在制造中采用常温固化28. 中心承力筒：是一个位于航天器中央的筒形结构，并承受航天器的主要载荷（猜测题.简答）29. 中心承力筒的主要功能：（猜测题.简答）(1)承受整个航天器的主要载荷(2)作为整个航天器结构组装的核心(3)为航天器上许多重要设备提供安装接口或空间(4)提供航天器与运载火箭连接与分离的接口(5)提供航天器设计和工艺的基准(6)提供航天器服务舱或者整个航

10、天器在地面组装、试验、运输、贮存时的支承面，以及航天器与地面支持设备的机械接口.30. 常用的装置：释放装置、展开装置、分离装置和驱动装置31. 火工螺母：套筒式火工螺母，活塞式火工螺母32. 无火药释放装置优点主要有：(1)降低释放时产生的冲击(2)减轻点火系统的重量(3)消除了火药的安全防护问题。(4)不存在火药燃烧或爆炸时产生的有害气体或碎片，不会污染周围环境(5)可以多次使用33. 展开装置：铰接型和直线型铰接型展开装置：交接展开和柔性展开直线型展开装置：线状展开件，管状杆，望远镜式杆，盘绕柱杆，铰接柱杆34. 齿轮的类型(1)正齿轮(2)螺旋齿轮(3）内齿轮(4)蜗轮(5)锥齿轮(6

11、)谐波齿轮35. 润滑设计的作用（大题） 润滑的基本原理就是要在两个活动零件(摩擦对偶件)之间形成低剪切力的薄膜，这层薄膜将两个摩擦对偶件隔开，防止两个表面之间在相对运动中的直接接触而造成过度磨擦、磨损或磨耗。36. 太阳翼展开有哪些特点？太阳翼展开后的尺寸往往要比航天器本体大得多，其形状如同是航天器的“翅膀”。太阳翼的面密度一般较小，可为航天器提供很大功率，采用三轴稳定的姿态控制方式，采用驱动机构来对太阳定向。37. 太阳翼采用了哪些装置或机构？答：1. 压紧与释放机构。2. 展开机构。3. 驱动机构。4. 锁定装置。5. 指向机构。38. 火攻锁（2）钢球式火攻锁内筒和外筒各安装在一个连接

12、件上，内外筒各开一个槽，槽中放有若干钢珠，卡在槽中，限制套筒左右移动，从而使被连接件连接在一起。支撑轴把钢珠顶着，限制其上下移动，而剪切销又限制支撑轴的左右移动，从而固定整个机构。当右侧起爆器点火或者充入高压气体时，推动活塞向左移动，活塞又推动支撑轴剪断剪切销同时向左移动，钢珠失去支撑而下落，内外套筒失去连接，连接件分离。内套筒和支撑轴一起抛离。（3）剪切碟式火攻锁锁母安装在一个连接件上，锁体安装在另一个连接件上，锁体与锁母之间由哑铃型的连接杆连接，在收缩弹簧下拉紧，下端释放杆和外活塞顶住连接杆，限制上下运动，共同约束连接杆，间接使被连接件连接。释放时，右边起爆器点火，推动内活塞向左移动，切断剪切碟，再推动释放杆向左移动，导致连接杆失去支撑作用，在收缩弹簧拉力下，左端下落到中间的槽中，连接杆失去连接作用，进而使被连接件释放。另外，当上面的起爆器点火时，推动外活塞向右移动，切断剪切销，连接杆右端失去支撑，在收缩弹簧拉力作用下，右端下路，失去连接作用，也可以释放被连接件。（4）楔块式火攻锁外套筒与航天器的端框连接，被连接件与连接杆连接，连接杆又通过楔块与外套筒连接，楔块受到楔块支撑杆的支撑被固定，从而使被连接件与航天器的端框连接。释放时，右边起爆器点火，引爆主装药，推动活塞向右移动，活塞又推动楔块支撑杆向右移动，切