五自由度气浮仿真平台设计

论文摘要

随着航天技术的不断发展,空间探测与实验任务变得更加多元化,例如空间对接、编队飞行等,这就对卫星等航天器的性能提出了更高的要求。卫星的高性能是建立在复杂的控制系统基础上的,卫星发射之前必须进行物理仿真试验以验证控制系统的稳定性与可靠性。气浮仿真试验台作为卫星地面全物理仿真的核心设备,关于它的研究工作对于航天技术的发展就显的尤为重要。本文将对五自由度气浮仿真平台的设计工作进行论述。分析五自由度气浮仿真平台功能需求,确定系统构成方案,并针对主要构成子系统进行原理方案确定以及具体参数的设计计算。利用三维建模软件依据设计计算的结果建立五自由度气浮仿真平台三维实体模型,完成平台零件加工图纸。分析平台冷气推进系统中使用的冷气喷嘴结构,运用气体动力学的相关理论对喷嘴内流场进行理论计算,获得喷嘴出口截面处的流场参数。利用流场分析仿真软件对喷嘴内流场进行仿真计算,最后将仿真结果与理论计算结果进行对比。依据三维实体模型设计合理的装配顺序完成五自由度气浮仿真平台总装。设计喷嘴性能测试试验系统对喷嘴的基本性能进行测试,并与理论计算以及仿真计算结果进行对比研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 气浮仿真试验系统研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 研究现状总结
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 五自由度气浮仿真平台子系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 平台结构方案确定
• 2.3 气浮系统设计
• 2.3.1 平面气浮轴承
• 2.3.2 球面气浮轴承
• 2.3.3 气浮供气系统
• 2.4 冷气推进系统设计
• 2.4.1 喷嘴配置方案确定
• 2.4.2 系统原理图
• 2.4.3 系统工作时间计算
• 2.5 调平衡系统
• 2.5.1 元器件质心调节
• 2.5.2 气体质心调节
• 2.6 本章小结
• 第3章 五自由度气浮仿真平台实体模型建立
• 3.1 引言
• 3.2 平台三维实体模型建立
• 3.2.1 AP 平台实体模型建立
• 3.2.2 TP 平台实体模型建立
• 3.2.3 五自由度气浮仿真平台总装
• 3.3 零件图纸绘制
• 3.4 本章小结
• 第4章 冷气喷嘴流场分析与仿真
• 4.1 引言
• 4.2 喷嘴理论喷力计算
• 4.2.1 喷嘴结构说明
• 4.2.2 喷嘴流场理论计算
• 4.2.3 理论计算结果讨论
• 4.3 基于FLUENT 的喷嘴内流场仿真
• 4.3.1 仿真网格模型的建立
• 4.3.2 运算模型建立
• 4.3.3 结果分析与讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 平台装配与喷嘴性能实验
• 5.1 引言
• 5.2 平台零部件装配
• 5.3 喷嘴性能测试实验
• 5.3.1 测试系统介绍
• 5.3.2 实验过程介绍
• 5.3.3 实验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢