Otimização estrutural da plataforma rotativa bidimensional para detecção de alvos espaciais baseada em estrutura de fibra de carbono

CHEN Zhuo ,  

HU Qing-long ,  

LI Zhao-hui ,  

摘要

Para atender aos requisitos técnicos de orientação de rastreamento solar do espectrômetro espectral de irradiância solar embarcado em satélite, foi projetado um sistema de plataforma rotativa bidimensional. Este artigo realiza a otimização topológica da estrutura, simulação por elementos finitos e verificação experimental da plataforma. Primeiramente, por meio do estudo e comparação das soluções existentes, foi determinado que a estrutura básica seria do tipo horizontal, escolhendo o material compósito de fibra de carbono M55J de alto desempenho como principal material da estrutura da plataforma, com componentes embutidos TC4 para conectar as peças. Com base nos resultados da otimização topológica e na experiência de engenharia, foram concluídos os projetos da superfície e das nervuras de reforço dos três principais componentes da plataforma, obtendo-se uma estrutura com dimensões totais de 966 mm×400 mm×730 mm e massa de 27,3 kg. Foi realizada análise por elementos finitos para essa estrutura, obtendo-se uma frequência fundamental da plataforma de 58 Hz, com resistência e rigidez estrutural que atendem aos requisitos de projeto. Finalmente, foram realizados testes mecânicos de resistência e testes de vácuo térmico na amostra protótipo da plataforma. Os resultados dos testes mostraram que a frequência fundamental da primeira ordem da plataforma como um todo é de 53 Hz, com mudanças na frequência fundamental antes e depois da vibração senoidal dentro de 2%, mudanças antes e depois da vibração aleatória dentro de 4%, e funcionamento normal em ambiente de vácuo. A estrutura geral da plataforma é razoável e estável, podendo satisfazer os requisitos de projeto.

关键词

Detecção de alvos espaciais; plataforma rotativa bidimensional; estrutura de fibra de carbono; otimização topológica; análise por elementos finitos

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