解析區(qū)間遙測儀表構(gòu)造預(yù)設(shè)的主要技藝
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及解決途徑空間遙感儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能要求高，考慮發(fā)射成本和低功耗的要求，具有高強(qiáng)度、高結(jié)構(gòu)剛度，輕質(zhì)量的特點(diǎn)，因此一般采取薄壁結(jié)構(gòu)或蜂窩板復(fù)合結(jié)構(gòu)；材料選擇高強(qiáng)度、輕質(zhì)量的材料，這樣在靜態(tài)強(qiáng)度、動態(tài)振動條件下都會產(chǎn)生不利影響。如何在有限的質(zhì)量指標(biāo)、成本預(yù)算和滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，選用合適的材料和采用最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式，來保證儀器具有合適的剛度和強(qiáng)度，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性要求。
傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是在設(shè)計(jì)人員技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和判斷去提出設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，隨后對給定的設(shè)計(jì)方案作力學(xué)的分析，校驗(yàn)是否可行，最后通過各種試驗(yàn)加以驗(yàn)證。
隨著航天技術(shù)的發(fā)展，遙感儀器結(jié)構(gòu)日趨大型、復(fù)雜和柔性化。一些新型材料已開始應(yīng)用于儀器結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)大大增加，復(fù)雜、柔性結(jié)構(gòu)對整體性能的影響很難憑直覺判斷。而傳統(tǒng)方法由于不允許作太多的調(diào)整和迭代計(jì)算，因此得出的設(shè)計(jì)方案不可能達(dá)到最優(yōu)。
對于此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，采用以局部或整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)為對象的動態(tài)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)是一種有效的解決途徑。其中一項(xiàng)具體的發(fā)展方向是采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法［1，2］，又稱“機(jī)構(gòu)綜合法”，它要綜合考慮結(jié)構(gòu)的性能、材料及加工工藝的約束條件，來獲得某一個(gè)或幾個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)的最優(yōu)結(jié)果。結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的求解過程如圖1所示。
由于高速計(jì)算機(jī)的發(fā)展和有限元方法的日益成熟，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要手段，促進(jìn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)發(fā)展。
當(dāng)然物理試驗(yàn)驗(yàn)證的方法在空間遙感儀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也是必不可缺的，它還是檢驗(yàn)儀器可靠性的最有效方法。目前仿真模擬技術(shù)也正在蓬勃發(fā)展，通過建立儀器的虛擬樣機(jī)，通過分析軟件可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)級的分析―――虛擬樣機(jī)分析，在相當(dāng)程度上彌補(bǔ)了物理試驗(yàn)的不足并縮短試驗(yàn)周期。
除了采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以外，大量新型復(fù)合材料的出現(xiàn)，使儀器結(jié)構(gòu)部分質(zhì)量比例下降，結(jié)構(gòu)更加合理可靠。
運(yùn)動部件的可靠性設(shè)計(jì)運(yùn)動部件的可靠性是制約空間遙感儀器長壽命可靠工作的關(guān)鍵，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)難點(diǎn)。發(fā)生的問題主要集中體現(xiàn)在運(yùn)動部件的潤滑失效導(dǎo)致運(yùn)動失效，以及由于磨損導(dǎo)致運(yùn)動穩(wěn)定度變化。由于運(yùn)動機(jī)構(gòu)潤滑不良而造成“卡死”是造成儀器失效的主要原因之一［4，5］。
綜合目前技術(shù)發(fā)展，可以從以下十個(gè)方面采取相應(yīng)措施來提高可靠性。密封設(shè)計(jì)方案運(yùn)動部件的良好潤滑是可靠性的關(guān)鍵，如果儀器整體或局部能夠采用氣密封結(jié)構(gòu)，在真空狀態(tài)下漏率很小，使內(nèi)部保持常壓狀態(tài)，那么其中的運(yùn)動部件就可以使用常壓下的潤滑方法，使運(yùn)動部件可靠性大大增加。
軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的軸系結(jié)構(gòu)可有效提高軸承等運(yùn)動部件的可靠性。對于深溝球軸承，可以采用傳統(tǒng)的兩端支撐結(jié)構(gòu)，而對于采用角接觸球軸承支撐的，推薦采用以下兩種軸系結(jié)構(gòu)。2所示結(jié)構(gòu)采用內(nèi)圈分離性軸承背對背安裝支撐，這種軸系的優(yōu)點(diǎn)是可以通過分別測量兩個(gè)軸承的加載變形量來修磨隔套，從而實(shí)現(xiàn)正確加載預(yù)緊力，加載比較準(zhǔn)確和均勻，可延長軸承的使用壽命。這種軸系結(jié)構(gòu)要求軸系材料一致或膨脹系數(shù)相差不大，防止溫度變化造成軸承的過載或卸載。
熱控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)熱控結(jié)構(gòu)是空間遙感儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)的重要組成部分，大部分儀器設(shè)備要求處于習(xí)慣上的常溫范圍。如（0－45）℃或（－20－40）℃。少數(shù)精密電子元件、光學(xué)器件不僅需要合適的溫度，而且要求溫度波動幅度小；有些儀器對溫度變化速率有所限制，有些儀器對自身各個(gè)部分的溫度梯度有苛刻要求。
由于熱控結(jié)構(gòu)的故障，造成空間儀器不能正常工作的實(shí)例很多，如早期發(fā)射的多顆自旋穩(wěn)定通信衛(wèi)星，都因?yàn)橄S承溫度偏低，轉(zhuǎn)矩過大，發(fā)生軸承卡死的現(xiàn)象。中國糧油儀器網(wǎng) http://www.52lvi.cn/
