卫星制造技术(上).ppt

汇报人 薛梦轩 卫星制造技术 上 目录 1概述2主要内容3工作映射 1概述 卫星制造技术与结构 卫星制造技术可以说是一个总概念 包括材料 元器件 工艺装备 设备 分系统及总体系统的制造 检测 试验等 卫星结构一般技术要求为 质量小强度高防毒大结构尺寸稳定性好 耐腐蚀 抗氧化热物理性能好工艺性好经济性好 卫星结构简介 东方红一号 外壳 仪器舱 上半球壳 下半球壳 环形腰带 承力筒 卫星结构简介FSW 1型卫星 返回舱 仪器舱 结构部分 相机系统 各种仪器 头部 裙部 底裙 返回时 头部受热最严重的 其次是裙部 这两部分外表面温度相当高 因此需要采用耐烧蚀的防热和隔热材料 卫星制造技术分类 卫星制造技术分类 机械制造技术 卫星制造技术特点 复合材料结构件和蜂窝夹层结构件 钣金件制造和焊接技术 专用工艺装备和设备 钣金件制造和焊接技术 热控技术 热控技术 2主要内容 2金属结构件制造技术 2 1铝合金结构件制造技术 LF6防锈铝合金应用广泛 抗腐蚀 抛光 焊接性能好 LD10常用于大型铝合金结构 制造承受大载荷零件 如框架等 LY12硬铝合金 多以包铝板材状态使用 铝合金具有较高的比强度 比模量 断裂韧性和疲劳强度 成形工艺性和耐腐蚀性好 2 1铝合金结构件制造技术 大型薄壁框类件 仪器安装盘结构示意图中框主要技术要求 铝合金薄壁件刚度小 强度低 机加工中不能承受较大切削力 夹紧力和切削用量 否则会导致 加工后圆度误差较大 材料为LD10 可热处理 具体工艺路线如下 备料 粗车 时效 半精车1 循环热处理 半精车2 循环热处理 精车到尺寸 2 1铝合金结构件制造技术 大型薄壁框类件 口框是舱门的框架 材料是LF6铝合金 两侧与蒙皮熔焊对接 上下面与仪器舱的过渡框和后端框熔焊对接 形成一个密封整体 口框主要技术要求 2 1铝合金结构件制造技术 空间曲面框 口框属复杂薄壁空间结构件 制造工艺有多种途径 一种是先实现锥形圆弧面成形 再进行外形及密封槽和螺纹加工 另一种是先进行密封槽等型面加工 再完成锥形圆弧面成形 具体工艺路线如下 下料 整平 刨上 下平面 划线 粗铣 车上 下平面 划精铣加工线 精铣 2 1铝合金结构件制造技术 空间曲面框 退火 修正边角毛刺 时效热处理 划线 压弯 整形 探伤 热校形 切周边 钻攻各螺纹孔 入库 校验 2 1铝合金结构件制造技术 空间曲面框 弯曲变形时 尺寸必将受到外层拉长 内层缩短的影响 在计算中 要以变形最小部位 中性层作展开尺寸的基准 圆角区内的中性层是弯曲内圆角板件的同心圆 其半径可按下面公式计算 R r ktR 弯曲件内圆角半径中心至中性层距离r 弯曲件内圆角半径t 材料厚度K 中性层系数 与r t有关 趋近于0 5 2 2铸造镁合金结构件制造技术 特点 1强度低 切削力小 2熔点很低 3高速钢刀具和硬质合金刀具都可以使用 4加工中易发生形变 5当温度高于400度时 易燃烧 6线膨胀系数大 缺点是 耐蚀性差 在潮湿大气或其他熙世界之中 耐蚀性比铝合金低 再一个就是熔铸技术比率复杂 1材料采用ZM5铸镁合金 2外形直径1255mm 上下翼板厚 6 6 0 5 mm 3安装面的表面粗糙度为1 25 2 5 m 平面度公差0 05mm 平行度公差0 1mm 所有部位都要进行荧光检查和X光照相 主梁部位不允许补焊 4成组的螺纹孔应确保仪器安装顺利 位置度公差为0 2mm 螺纹孔内需装钢丝螺套 井字梁主要技术要求 2 2铸造镁合金结构件制造技术 盘类件 井字梁属于薄壁盘件 材料用ZM5铸镁合金为轻金属 其质轻 流动充填性差 且金属冷凝过程中体积缩小 容易出现缩孔 滞留 夹渣现象 若工艺处理不当 很容易造成废品 具体工艺路线如下 2 2铸造镁合金结构件制造技术 盘类件 钛及其合金具有低密度 4 5 比强度高和耐腐蚀性极好等特性 相当一部分钛合金具有良好的焊接性能 某些钛合金还具有优良的超低温性能 卫星球底 端框 分离座 桁条 前后镜头框架等均采用各类钛合金 2 3钛合金结构件制造技术 2 3钛合金结构件制造技术 支架类件 主要技术要求 卫星结构中 支架类工件有消旋支架 支座 分离支座等 都采用钛合金制造 分离座是卫星返回时为制动舱分离承受爆炸螺栓冲击载荷的结构件 分离座 钛合金工件通常采用切削方法获得所需形状和尺寸 其加工特点在许多方面不同于其他纯金属 如切削加工性较差 加工难点和影响因素较多 分离座制造工艺路线如下 2 3钛合金结构件制造技术 支架类件 2 3钛合金结构件制造技术 支架类件 时间和温度对消除TC4合金残余应力的影响 经锻造后的毛坯应进行消除应力退火 退火温度一般在538 650度 时间在0 5 1h 然后在空气中冷却 2 3钛合金结构件制造技术 轴类件 主要技术要求 1材料TC4 不得有气泡 杂志 2全场范围的直线度公差为0 1mm 3工件表面粗糙度Ra为0 63 1 25mm 表面不应有划伤 L D 12 挠性轴 L D 12 刚性轴 对于挠性轴加工 刚性差 必须采取一定的工艺措施进行保护 否则车削时 在切削力或工件自重下垂或离心力作用下 会导致工件各种缺陷 拉杆制造工艺路线为 2 3钛合金结构件制造技术 支架类件 陀螺仪制造技术是精密机械制造技术 精度是关键 应选用精密度高的机床设备和精密测试设备级仪器进行机械加工和测试 装配和测试均应在超洁净环境下进行 2 4精密部件制造技术 液浮陀螺仪 液浮陀螺仪结构特点及工艺分析 转子采用外转子式磁滞同步陀螺电机 电机装于内框 传感器和力矩器机械组成为一体 内壁和浮子充满浮液 内框架轴承座红宝石 陀螺电机和组合式传感器动圈均装于浮子 温控系统加热片和热敏丝装于的外壳上 尺寸精度 形位公差和配合精度要求很高 壁薄尺寸小形状复杂且稳定性好 电磁元件要求精度高 灵敏度好 结构对称 2 4精密部件制造技术 液浮陀螺仪 CAD CAM CAE CAPP 2 5计算机辅助制造技术 卫星星体结构件有许多钣金件 例如 蒙皮 壳体 壁板 框架 头壳 球底 贮箱 气瓶桁条 仪器罩等 3钣金件制造技术 3钣金件制造技术 冷压成形技术 钣金成型三种基本类型 基本原理是 基于板材苏醒变形力学理论 在板材受力后 板材内部产生应力 应力值超过材料本身的弹性极限时 板材产生塑性形变 3钣金件制造技术 热压成形技术 基本原理是 借助温度 压力和时间等工艺因素成形所需零件的工艺方法 在一定高温下 板坯塑性明显改善 延伸率增大 成形性提高 施加压力是为了平衡成形时的变形抗力 保压一定时间是为了满足应力松弛和进入蠕变状态 3钣金件制造技术 爆炸成形技术 冲击破压力随时间变化曲线 在工程实际中 通常用TNT和泰安 PETN 炸药 介质通常都是水 炸药在水下爆炸后 形成强烈的冲击波和谁扩散运动 爆炸出形成高压 高温和迅速膨胀的气团 3工作映射 美国休斯飞机公司 HughesAircraft 曾是美国一家主要的防务和航天公司 包括休斯航天与通讯公司和休斯直升机公司 曾是美国空军的主要供货商之一 休斯航天与通讯公司创建于1963年 休斯航天与通讯公司的知名产品包括1963年发射的世界上第一颗地球同步卫星 1966年发射的世界上第一颗地球同步气象卫星 1966年发射的探索者一号月球登陆舱 1978年的先锋号金星探测器 伽利略号木星探测器 休斯航天与通讯公司还制造了大量的军用和民用卫星 截至2000年世界上40 的人造卫星是休斯航天与通讯公司的产品 Jupiter卫星通信系统 休斯是最早涉足Ka频段的VSAT厂家之一 在北美 休斯于2008年针对北美市场发射 使用容量为10G 采用星上交换 星上路由的Spaceway 3卫星 在2012年休斯在北美发射了容量100G的EchoStar 17卫星 到目前 休斯仅在北美地区就拥有总数超过百万的在线用户数 2016年12月 休斯又发射了总容量为220G的EchoStar 19全Ka频段卫星 此颗卫星拥有138个点波束 Jupiter卫星通信系统 Jupiter系统非常适合以下应用宽带互联网接入企业组网基站回传 2G 3G 4G LTE MPLS网络服务话音 VoIP 视频 数据专线 Jupiter系统为高容量卫星应用提供最高的容量和效率关口站单DVB S2出向载波速率高达235Msps 合1Gbps 关口站设备高度集成 为业界最少机柜数量即可支持多10Gbps容量 并支持 无人值守 工作分布式 或集控式关口站架构先进的服务质量保证机制 Qos 强大的带宽管理能力丰富的IP路由功能卓越的HTTP加速性能基于硬件的双向链路256位AES加密小站安装的 自我安装 选项支持强大VNO 虚拟网络运营商 应用功能的网络管理系统丰富 灵活的API接口支持与外界OSS BSS系统的接合 Jupiter卫星通信系统 Jupiter系统以高性价比形式支持传统卫星下的应用除了ka band Jupiter系统也支持C Band和Ku Band的全面企业应用关口站配置适合36 54 72MHz容量的转发器可扩展的多IF关口站架构支持多星 多转发器应用业界领先的物理层效率 包括调制方式和滚降系数卓越的高层传输效率 提高单位物理带宽下传输的信息数量 JUPITER系统芯片 SoC Systemonachip Jupiter终端基于SoC系统芯片 这是卫星行业第一款专用大规模集成电路 ASIC 多核芯片支持每终端200Mb s的吞吐能力 基站回传双向650ms传输时延 10ms的时延抖动性能小站200Mb s吞吐能力支持3G 4G数据应用 Jupiter卫星通信系统 Jupiter卫星通信系统应用案例 在北美市场获得成功的同时 休斯也相继在全球各地赢得了Ka频段项目 Avanti利用休斯产品在Hylas1 2两颗卫星为欧洲 中东和非洲部分地区提供Ka频段通信服务 Yahsat利用休斯产品在Yahsat1B卫星下为中东 非洲地区提供服务 2013年MediaNetworks在拉丁美洲利用休斯产品在Amazonas3卫星下在南美洲提供Ka服务 2