空间技术与应用学术著作丛书 航天器对接机构PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 空间对接技术概述 1

1.1.1 空间对接的基本概念 1

1.1.2 任务、用途及其特点 2

1.2 空间对接机构的定义和分类 6

1.2.1 空间对接机构的定义 6

1.2.2 对接机构的分类 8

1.2.3 交会对接的基本过程 9

1.3 国外对接技术的发展 10

1.3.1 发展概况 10

1.3.2 空间对接任务需求的发展过程 11

1.3.3 对接机构的发展历程 12

1.3.4 空间对接任务汇总 23

1.3.5 对接技术发展趋势 27

1.4 中国对接技术的发展 29

1.4.1 中国的载人航天 29

1.4.2 中国的交会对接 30

1.5 本书的主要内容 31

第2章 交会对接系统 32

2.1 系统组成 32

2.1.1 参与交会对接的系统 32

2.1.2 目标航天器 33

2.1.3 追踪航天器 36

2.1.4 运载火箭和发射场 37

2.1.5 测控通信 38

2.1.6 航天员 39

2.2 交会对接过程 40

2.3 对接初始条件 41

2.3.1 对接初始条件的定义 41

2.3.2 对接初始条件的形成 42

2.3.3 对接初始条件的确定 44

2.4 天宫一号/神舟八号的对接过程 44

2.4.1 追踪和逼近 44

2.4.2 对接 45

2.4.3 组合飞行 46

2.4.4 分离 47

第3章 对接机构方案设计 48

3.1 对接机构的任务分析 48

3.1.1 对接机构任务 48

3.1.2 对接机构设计要求 53

3.1.3 对接机构类型 56

3.1.4 对接机构的技术特点 60

3.1.5 主要对接机构技术方案 62

3.2 周边式对接机构 65

3.2.1 设计思想 65

3.2.2 工作过程 67

3.2.3 系统组成 69

3.2.4 工作原理 73

3.3 锥杆式对接机构 79

3.3.1 设计思想 79

3.3.2 工作过程 81

3.3.3 工作原理 83

3.4 自适应控制型对接机构 87

3.4.1 设计思想 87

3.4.2 设计方案 88

3.4.3 主要技术特点 90

3.5 通用停靠机构 91

3.5.1 应用背景 91

3.5.2 典型的工作过程 92

3.5.3 设计方案 96

3.6 合作目标轻小型对接机构 99

3.6.1 ETS-Ⅶ对接机构 100

3.6.2 轨道快车对接机构 107

3.6.3 皮纳卫星对接捕获装置 116

3.6.4 轻小型对接机构的特点 127

3.7 非合作目标在轨捕获装置 128

3.8 载荷连接机构 136

3.8.1 V型导向与中心锁紧机构 136

3.8.2 带有闭锁的连接机构 136

3.8.3 快速载荷适配器 139

第4章 重要机构和单项技术设计 141

4.1 相容性保证 141

4.1.1 一般对接机构的结构相容性 141

4.1.2 异体同构对接机构的相容性 141

4.1.3 运动行程相容性 142

4.2 结构 143

4.2.1 对接环 143

4.2.2 对接框 144

4.3 捕获机构 146

4.3.1 “联盟”锥杆式对接机构的捕获机构 146

4.3.2 “联盟”、“阿波罗”和航天飞机APAS的捕获机构 148

4.4 连接锁紧机构 151

4.4.1 APAS的对接锁系 153

4.4.2 螺栓式对接锁 159

4.5 电气液路连接机构 161

4.5.1 “联盟-阿波罗”组合中的电路自动连接机构 162

4.5.2 “货船-空间站”的液路连接机构 163

4.6 密封设计 164

4.6.1 对接机构的密封类型和特点 164

4.6.2 对接面密封方案的选择 164

4.6.3 密封槽、密封圈外形尺寸设计 166

4.6.4 密封圈泄漏率的理论计算 167

4.6.5 密封试验 167

4.7 润滑技术 169

4.7.1 对接机构的润滑要求 169

4.7.2 油脂润滑方案 170

4.7.3 固体润滑方案 170

4.8 热设计 171

4.8.1 热控设计 171

4.8.2 热环境适应性设计 171

4.9 可靠性 172

4.9.1 可靠性概念和要求 172

4.9.2 可靠性工作项目 173

4.9.3 对接机构可靠性设计准则 175

4.9.4 故障模式及影响分析 175

4.9.5 故障树分析 178

4.9.6 捕获概率 181

4.9.7 对接机构备份措施 182

4.9.8 对接机构的可靠性评估 184

第5章 对接动力学设计和仿真 187

5.1 对接动力学研究概况 187

5.2 对接动力学仿真的设计 189

5.3 周边式对接动力学简化与参数分析 191

5.3.1 简化的三维模型 191

5.3.2 简化的二维模型 193

5.3.3 缓冲性能设计 198

5.4 锥杆式对接动力学的简化与参数分析 200

5.4.1 保证捕获的条件分析 200

5.4.2 碰撞能量分析 202

5.4.3 捕获前的缓冲阻尼参数分析 206

5.4.4 捕获后的缓冲阻尼参数分析 208

5.5 周边式对接仿真模型 209

5.5.1 对接初始条件的定义 209

5.5.2 碰撞可能性建模 210

5.5.3 碰撞计算处理方法 214

5.5.4 捕获模型 215

5.5.5 系统动力学模型 217

5.6 周边式对接机构动力学仿真分析 219

5.6.1 仿真分析的任务 219

5.6.2 整机等效性能的仿真分析 221

5.6.3 典型工况的仿真分析 222

5.6.4 捕获概率的仿真 229

5.6.5 传动链惯性对缓冲力的影响 231

第6章 对接机构的试验技术 234

6.1 试验的设计 234

6.2 试验的任务和试验方案 235

6.2.1 任务和要求 235

6.2.2 试验类型 236

6.2.3 对接试验方案策划 239

6.3 试验设备的种类 240

6.4 静态性能测试设备 241

6.5 机械式对接动力学设备 243

6.5.1 吊挂式对接试验台 243

6.5.2 气浮式对接动力学试验台 244

6.6 半物理仿真对接动力学试验设备 245

6.6.1 半物理仿真对接动力学试验原理 245

6.6.2 对接过程的半物理仿真数学模型 248

6.6.3 对接初始条件的实现 255

6.6.4 欧空局的对接试验台 258

6.7 热真空对接试验设备 259

参考文献 262