项目名称大型空间薄膜结构保型技术及应用.docx
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项目名称大型空间薄膜结构保型技术及应用
项目名称:
大型空间薄膜结构保型技术及应用
推荐单位：
哈尔滨工业大学
项目简介
本项目属于力学领域。
本项目面向大型航天器结构长期在轨保型技术发展需求，创新提出一种“保型设计精确成型张力控型刚化定型”的大型空间薄膜结构形状控制技术，通过主被动协同控型与材料刚化定型，使结构具备长期保型能力并形成一类具有“大、轻、精、久”显著优势的创新体制航天器，引领未来大型高精度薄膜航天器的发展方向。
本项目在自然科学基金资助下，建立了褶皱分叉和精度模拟调整等结构与控制一体化保型设计方法，揭示了薄膜结构构型失稳机制。
在原总装预研项目支持下，提出了张力索网与智能材料驱动的主被动协同控型技术，解决了大型空间薄膜结构高精度实现与精度保持技术难题，研制了大口径高精度充气展开可刚化天线反射面工程样机，依托新技术实验卫星充气式重力梯度杆，完成了保型技术的在轨应用。
本项目申请国家发明专利项，其中已授权项。
项目主要技术创新如下：
.创新提出了柔性结构与形状控制相融合的一体化设计技术，突破了大型复杂薄膜结构被动形状控制技术难题。
提出了考虑柔柔和刚柔适配连接的精细化设计方法，解决了力流枢纽节点匹配设计难题，实现了结构中力流传递路径的最优化。
发明了基于欧几里得范数最小二乘解的抛物面型薄膜结构面型精度分析方法和精度调整模拟方法，突破了百级尺度薄膜结构毫级精度的精细化高保型设计技术难题。
.发明了索膜肋杆环协同牵连约束的经纬混编空间网络张力控型技术，提出了螺杆、压电纤维复合材料和形状记忆材料组合驱动的主动形状控制技术，与支撑结构和索网络优化融合实现了对肋网面的主被动协同控型，提出了基于测试误差补偿的精度调整技术，突破了大型薄膜结构测控一体化实现高精度的技术难题。
.发明了可刚化肋网支撑偏馈抛物面型充气天线反射面，提出了精密裁切、刚柔适配精细组装与辅助定位的薄膜结构精确成型工艺方法，研制了大口径薄膜充气天线反射面工程样机，突破了毫级面型精度的技术实现途径，完成了地面半实物电性能仿真，突破了“保型设计精确成型张力控型刚化定型”薄膜结构保型技术瓶颈，成功应用于实验卫星充气式重力梯度杆的在轨长期保型。
本项目技术已在我国自主研制的新技术实验一号卫星充气式重力梯度杆上应用,圆满完成了在轨保型任务,是我国空间充气结构技术领域里程碑式的新技术实验。
作为共性关键技术,已应用于国内多家卫星总体单位的多种型号载荷平台中，主要包括中国电子科技集团第三十八研究所的口径多波束星载展开天线、深圳航天东方红海特卫星有限公司的星载重力梯度杆、上海卫星工程研究所的某型星载有效载荷、航天长征火箭技术有限公司第二代测雨雷达载荷、湖南航天远望科技有限公司的国家高分专项某型平台有效载荷。
本项目技术是我国载人航天、高分专项和深空探测等重大航天工程后续发展的重要技术支撑，对未来大型高精度薄膜航天器的发展起到了引领性作用，具有极高的社会、经济价值和广阔的应用前景。
推广应用情况
本项目技术已在我国自主研制的新技术实验一号卫星充气式重力梯度杆上应用，是我国空间充气结构技术领域里程碑式的新技术实验。
已应用于中国电子科技集团第三十八研究所、深圳航天东方红海特卫星有限公司、上海卫星工程研究所和航天长征火箭技术有限公司等多家国内卫星总体单位的多种型号载荷平台中。
基于本项目技术研制的口径多波束星载展开天线样机是国内口径最大的充气展开天线，口径精度比高达。
中国电子科技集团第三十八研究所应用该技术于某型移动通信卫星平台，保障了其广覆盖、高增益、大容量的研制要求。
年月日由深圳航天东方红海特卫星有限公司发射了新技术验证一号（）实验卫星，搭载了基于本项目技术研发的长充气式重力梯度杆并完成了在轨保型实验任务，梯度杆在轨保型后基频高达，是我国空间充气展开结构技术领域里程碑式的新技术实验。
此外，本项目技术还实际应用于上海卫星工程研究所某型号有效载荷平台、航天长征火箭技术有限公司（航天七〇四所）第二代测雨雷达载荷、湖南航天远望科技有限公司高分专项某载荷平台等。
作为一项共性关键技术，该技术也成功应用于苏州方舟航空科技有限公司等单位的多种型号航空飞行器产品中，技术应用为企业获得新增利润万元，具有显著的社会和经济效益。
曾获科技奖励情况
无。
主要知识产权证明目录
序号
专利名称
专利号
发明人
授权公告日期
高精度充气膜结构的设计方法
王长国;崔宇佳;张磊;刘远鹏
一种基于欧几里得范数意义下的最佳最小二乘解分析抛物面天线反射面精度的方法
杜娟;谭惠丰;林国昌;卫剑征
大型抛物面天线反射面精度调整模拟方法
谭惠丰;杜娟;卫剑征;林国昌
一种航天器用充气式径向肋天线尾杆连接件
谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;谢志民;苗常青
一种连接充气环用复式搭扣
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
径向肋天线肋板及肋板与中心鼓的连接方法
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
一种用于控制充气结构构型混编预张力索网的方法
王长国;张磊;刘远鹏;兰澜;谭惠丰
一种可微调节间距的径向肋版及调节方法
王长国;谭惠丰;兰澜;夏振猛;刘远鹏;陶强
一种带增强骨架的柔性抛物面星载天线
谭惠丰;林国昌;王长国;卫剑征;康敬天;杨留义
一种可展开天线的带膜径向肋
王长国;谭惠丰;兰澜;夏振猛;杜星文
一种径向肋充气展开天线用桅杆
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;兰澜；苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
用于星载径向肋充气展开天线的充气支撑环
谭惠丰;卫剑征;林国昌;王长国;赵树林
基于的自适应后缘结构的控制装置
李承泽;尹维龙;王长国;董中杰;姚永涛
一种由形状记忆合金和压电纤维复合材料组合驱动的可变后缘机翼
李承泽;尹维龙;王长国;李建军
径向肋充气展开天线的径向肋定位装置
谭惠丰;王长国;林国昌;兰澜;卫剑征;苗常青;谢志民;王友善;刘宇艳;赵树林
用于径向肋天线卷曲折叠定位桅杆的装置
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
充气展开径向肋天线的充气环与肋板连接时固定充气环的装置
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
一种充气展开抛物柱面天线的反射面下拉式展开定型机构
谭惠丰;林国昌;赵树林;卫剑征;杨留义;罗锡林
一种基于渐变厚度弹性板的星载抛物面反射天线的抛物面及其成形方法
谭惠丰;林国昌;王长国;卫剑征;康敬天;杨留义
一种可刚化充气展开径向肋支撑式偏馈抛物面天线
王长国;杜星文;谭惠丰;谢志民;苗长青;王友善
一种用于制造径向展开肋板机构的方法
谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;谢志民;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
一种径向肋天线的肋板尾端与桅杆的连接模具
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;赵树林;苗常青;刘宇艳;谢志民
一种径向可展开肋板机构的展开装置
谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;谢志民;苗常青;赵树林
一种用于径向肋板展开和收起的装置及方法
谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;谢志民;苗常青;刘宇艳;赵树林
大口径径向肋天线肋板的安装检测装置
谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林
一种用于测量的双相机系统的标定板及其标定方法
林国昌;岳鹏阳;谭惠丰;王长国;卫剑征
大口径充气经向肋天线检测装置
谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;苗常青;谢志民;刘宇艳;赵树林
充气展开径向肋天线的肋板拉力实验装置
谭惠丰;林国昌;赵树林;杨留义;罗锡林
用于空间充气展开天线地面测试的三轴加速传感器固定装置
谭惠丰;卫剑征;林国昌;王长国;赵树林
充气环结构多点向心加载实验装置
林国昌;谭惠丰;王长国;卫剑征;马腾
空间充气展开天线地面检测用支撑装置
林国昌;谭惠丰;赵树林
一种用于超薄柔性膜材拉伸性能测试用的夹具
王长国;张磊;刘远鹏;兰澜;谭惠丰
薄膜拉剪耦合实验测试装置
王长国;兰澜;张锦莱;夏振猛;陶强;刘远鹏;谭惠丰;李云良;赵树林
通过修正奇异位移分量消除褶皱计算时刚度矩阵奇异性的方法
王长国;谭惠丰;杜星文
用于空间充气展开结构的热固性复合薄膜的刚化方法
刘宇艳;谢志民;谭惠丰;杜星文
形状记忆复合材料及其制备方法
刘宇艳;万志敏;谭惠丰;杜星文
热固性形状记忆环氧树脂及其二阶段固化的方法
刘宇艳;赖学平;万志敏;杜星文
承诺：
上述发明专利用于提名教育部技术发明奖的情况，已征得未列入项目主要完成人的作者的同意。
知识产权归国内所有，且不存在争议。
第一完成人签名：
主要完成人情况
姓名
王长国
性别
男
排名
国籍
中国
出生年月
出生地
辽宁
民族
汉族
身份证号
归国人员
否
归国时间
技术职称
教授
最高学历
研究生
最高学位
博士
毕业学校
哈尔滨工业大学
毕业时间
所学专业
工程力学
电子邮箱
办公电话
移动电话
通讯地址
哈市南岗区一匡街号哈工大科学园栋室
邮政编码
工作单位
哈尔滨工业大学
行政职务
副所长
二级单位
航天学院
党派
中国共产党
完成单位
哈尔滨工业大学
所在地
黑龙江
单位性质
大专院校
参加本项目的起止时间
至
对本项目主要学术贡献：
突破了大型薄膜结构高精度实现与精度保持技术瓶颈，提出了主被动张力控型和空间刚化技术的反射面技术解决途径，突破了大型薄膜结构高精度实现、精度调整与精度保持等多项保型瓶颈技术。
攻克了结构控制一体化设计和主被动协同控型等多项技术难题。
发展了一种“保型设计精确成型张力控型刚化定型”的形状稳定技术。
完成了保型技术在新技术实验一号卫星重力梯度杆和口径多波束星载展开天线的应用验证。
主要负责结构设计、保型控制与样机研制。
发明点和的提出人，排名第一专利项，排名第二专利项，排名第三专利项。
曾获国家科技奖励情况：
无
姓名
谭惠丰
性别
男
排名
国籍
中国
出生年月
出生地
河北
民族
汉族
身份证号
归国人员
否
归国时间
技术职称
教授
最高学历
研究生
最高学位
博士
毕业学校
哈尔滨工业大学
毕业时间
所学专业
工程力学
电子邮箱
办公电话
移动电话
通讯地址
哈市南岗区一匡街号哈工大科学园栋室
邮政编码
工作单位
哈尔滨工业大学
行政职务
副主任
二级单位
航天学院
党派
群众
完成单位
哈尔滨工业大学
所在地
黑龙江
单位性质
大专院校
参加本项目的起止时间
至
对本项目主要学术贡献：
提出了可刚化肋网支撑偏馈抛物面型充气天线反射面技术解决途径，解决了大型薄膜结构高精度实现、高应变材料应用与精确成型等多项技术难题。
负责完成了新技术实验一号卫星充气式重力梯度杆正样研制与在轨应用验证。
研制了全尺寸可刚化肋网支撑偏馈充气天线反射面样机。
负责项目方案实施与质量进度协调。
发明点的提出人。
排名第一专利项。
曾获国家科技奖励情况：
无
姓名
林国昌
性别
男
排名
国籍
中国
出生年月
出生地
河北
民族
汉族
身份证号
归国人员
否
归国时间
技术职称
讲师
最高学历
研究生
最高学位
博士
毕业学校
哈尔滨工业大学
毕业时间
所学专业
工程力学
电子邮箱
办公电话
移动电话
通讯地址
哈市南岗区一匡街号哈工大科学园栋室
邮政编码
工作单位
哈尔滨工业大学
行政职务
二级单位
航天学院
党派
中国共产党
完成单位
哈尔滨工业大学
所在地
黑龙江
单位性质
大专院校
参加本项目的起止时间
至
对本项目主要学术贡献：
建立了大型空间薄膜结构精度测试平台并提出了面型精度非接触测试方法，完成了充气天线反射面结构的面型精度测试与分析，给出了精度模拟调整方法，实施了对天线反射面精度的调整。
项目实施过程中负责结构面型精度测试与调整分系统。
排名第一专利项。
曾获国家科技奖励情况：
无
姓名
刘宇艳
性别
女
排名
国籍
中国
出生年月
出生地
黑龙江
民族
汉族
身份证号
归国人员
否
归国时间
技术职称
教授
最高学历
研究生
最高学位
博士
毕业学校
哈尔滨工业大学
毕业时间
所学专业
高分子材料
电子邮箱
办公电话
移动电话
通讯地址
哈尔滨工业大学信箱
邮政编码
工作单位
哈尔滨工业大学
行政职务
二级单位
航天学院
党派
群众
完成单位
哈尔滨工业大学
所在地
黑龙江
单位性质
大专院校
参加本项目的起止时间
至
对本项目主要学术贡献：
开展了热固性形状记忆树脂体系，开发了二阶段固化薄膜材料，完成了形状记忆复合材料的性能分析和试件制备，掌握了空间柔性可刚化材料的设计、制备与性能测试技术，联合开展了基于形状记忆二阶段固化树脂增强芳纶复合材料充气支撑环结构的折叠、加热展开与固化定型。
主要负责柔性层合薄膜材料及其固化定型分系统。
排名第一专利项。
曾获国家科技奖励情况：
无
姓名
夏振猛
性别
男
排名
国籍
中国
出生年月
出生地
山东
民族
汉族
身份证号
归国人员
否
归国时间
技术职称
其他
最高学历
研究生
最高学位
硕士
毕业学校
哈尔滨工业大学
毕业时间
所学专业
工程力学
电子邮箱
办公电话
移动电话
通讯地址
哈市南岗区一匡街号哈工大科学园栋
邮政编码
工作单位
哈尔滨工业大学
行政职务
二级单位
航天学院
党派
中国共产党
完成单位
哈尔滨工业大学
所在地
黑龙江
单位性质
大专院校
参加本项目的起止时间
至
对本项目主要学术贡献：
完成了在轨可刚化充气展开径向肋板支撑偏馈抛物面结构设计，进行了肋板找形设计、分析与实验研究，分析了折痕对空间薄膜结构面型精度的影响，优化了抛物面天线结构的肋板数量与索网络空间分布，完成了薄膜天线支撑肋板的屈曲分析与形状控制。
负责大型薄膜结构设计与天线面结构设计分系统。
发表学术论文篇，排名第四专利篇。
曾获国家科技奖励情况：
无
姓名
刘远鹏
性别
男
排名
国籍
中国
出生年月
出生地
吉林
民族
汉族
身份证号
归国人员
否
归国时间
技术职称
其他
最高学历
研究生
最高学位
硕士
毕业学校
哈尔滨工业大学
毕业时间
所学专业
工程力学
电子邮箱
办公电话
移动电话
通讯地址
哈市南岗区一匡街号哈工大科学园栋
邮政编码
工作单位
哈尔滨工业大学
行政职务
二级单位
航天学院
党派
中国共产党
完成单位
哈尔滨工业大学
所在地
黑龙江
单位性质
大专院校
参加本项目的起止时间
至
对本项目主要学术贡献：
完成了大型薄膜结构找形与褶皱分析方法研究，进行了充气展开天线反射面结构的被动形状控制设计，优化了薄膜结构中力流的传递路径，分析了大型薄膜结构的静动力力学性能，完成了充气支撑管结构的承载能力分析与形状控制。
负责薄膜充气结构被动形状控制分系统。
排名第三专利篇。
曾获国家科技奖励情况：
无
升级会员 