航天電子機械工程的發展論文

時間：2021-02-11 10:03:31 論文我要投稿

航天電子機械工程的發展論文

　　1航天電子機械工程的特點

航天電子機械工程的發展論文

　　航天工業概括為彈、箭、星、船四大行業，而電子產品（系統)是其重要組成部分。彈、箭用電子產品（系統)為一次性使用，經歷地面環境和發射環境。星、船用電子產品為長期穩定使用，經歷地面環境、發射環境、軌道環境和返回環境。這些產品是以航天電子機械為載體而構成的，其特點是:為確保產品的質量，不僅要有優良的電路設計，而且要以優質的航天電子機械作為安裝平臺，來納容電路組合，和對苛刻環境的防護。

　　對于傳遞或改變運動的產品，采用機電一體化系統，它是電子技術、精密機械技術與多項航天技術集成的成果。

　　為保證產品在復合環境效應下運行可靠，大量采用新技術、新材料、新工藝予以保證。為解決產品在體積小、質量輕、可靠性高與高強度、高剛度的矛盾，在設計中采用“概率應力--強度分.析技術”等。

　　航天電子機械在研制中是并行設計，受到多領域、多環節約束，易產生沖突行為和沖突層次，必須有科學的化解機制。

　　航天電子機械在設計方法、試驗方法、管理方法上，在保證質量與可靠性所使用的技術與管理措施上也有其特點。

　　根據上面的分析，筆者認為作為航天電子產品組成的航天電子機械這一領域應作為宇航學科中的一個專業門類，稱為航天電子機械工程為好。它包含著廣泛的技術內容，如機械學、力學、電學、化學、熱學、光學、環境防護科學、工程心理學、計算機技術等多門基礎學科的集成應用于航天電子產品的邊緣性工程技術學科,以期探討。

　　2電子組裝技術推進航天電子機械工程發展

　　電子元器件的發展有力地推動著組裝技術的發展，形放了表面安裝技術（SMT)、多芯片安裝技術(MCM)、大園片規模集成電路(WIS)、三維組裝技術(3+D)等。由互連板（印制板、陶瓷厚膜基板等)組裝成電路組件，再由微小型連接技術、各種線纜技術、微小型機電元器件、光電技術、平面顯示技術、精密機械、電磁兼容、三防技術、可靠性技術、環境防護技術的大集成組裝成彈、箭、星、船用的各類電子整機和系統。

　　3現代制造技術是航天電子機械工程發展的基石

　　現代制造技術正沿著四個方向發展。

　　3.1傳統制造技術的革新拓展

　　鑄、鍛、鉚、焊、熱處理、表面保護、機械加工是傳統工程方法，是量大面廣經濟實用的技術,正在進行革新與拓展。

　　3.2精密制造技術

　　精密制造技術是航天先進制造技術的核心，包括精密加工、超精密加工、微細加工、超微細加工、微型機械等。精密加工和超精密加工有精密切削、精密磨削等，加工精度從微米級、亞微米級向納米級進軍。微細和超微細加工是一種特殊的精密加工，工藝方法有光刻(蝕）、沉積、外延生長、擴散、離子注入及封裝等。

　　3.3非傳統加工方法

　　非傳統加工方法主要是指一些物理的、化學的和髙能密度的加工。如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工、超塑加工等。

　　3.4制造系統的自動化、柔性化、集成化和智能化

　　微電子、計算機、自動化技術與傳統工藝及設備相結合，形成了多項制造自動化單項技術，經過局部和系統集成后，形成了從單機到系統，從剛性到柔性，從簡單到復雜性等不同層次的自動化制造系統，使傳統工藝產生質的變化，提高了生產效率和產品質量。冷加工的發展思路是:數控(NC)-柔性制造系統(EMC)-計算機集成制造系統(CIMS)-智能制造系統(IMS)。熱加工發展的思路是:優質高效低耗工藝-低成本自動化-綜合自動化。

　　4航天電子機械工程發展探索

　　4.1設計思想

　　一是采用系統工程的理論進行科學分析研究，切忌主觀性、隨意性與盲目性。二是強調繼承性。就可做到思路清晰、步驟明確、系統優化、簡單、易于實現，充分利用已有成果。

　　4.2小型化技術

　　新一代航天電子設備(系統)要求質量減輕30-50%，而結構部分在體積和質量中占有相當大的比重。出路在于從結構和電路上同時著手。電子線路應充分利用微電子技術，在結構上采用輕、小、巧的構成方案，比如“共生結構”等,采用小型化連接技術和線纜技術，采用輕質材料等，達到強度、剛度、熱控制、內阻尼和可靠性的有機綜合。

　　4.3新材料應用研究

　　航天新材料制約著航天電子機械工程的發展。鋁鋰合金較常規鋁合金強度高10%,密度下降10%。鈹合金是理想的輕型結構材料。樹脂基復合材料的特點是高比強、高比模、低膨脹系數、疲勞性能好等。金屬基復合材料能降低結構質量和滿足一些特殊技術要求。阻尼材料使減振技術由“被動補救措施”轉變為“主動設計”。非金屬類阻尼材料能使共振放大倍數由幾十倍降至2-10倍。金屬類阻尼材料的減振能力為3-5dB。多種電磁兼容材料用于解決抗擾問題。各類填充材料使日益突出的散熱問題緩解。

　　新材料應用基礎研究有:測試、分析、性能表征、質量控制、標準化、失效分析等。

　　4.4CAD-體化技術

　　計算機輔助設計和制造(CAD/CAM)技術，在航天電子機械工程中具有取代傳統方法的挑戰性，不但能自動繪制設計模型的立體圖和投影圖，而且還能進行各種物理量的分析、模擬，進行各種模型加工，通過網絡實現制造的自動化。

　　4.5力學環境控制技術

　　這項通用技術，應用于輕量化、柔性結構和高可靠的電子產品。它以總體振動分析和振動能量流分析為基礎,研究振源控制、振動隔離、阻尼減振及主動振動控制技術，以極小的質量為代價，成倍減小振動，改善環境,提高可靠性。側重點是:大阻尼不均勻結構振動分析,阻尼減振優化技術，主動振動控制技術,電子設備抗振設計技術等。

　　4.6熱控制技術

　　熱控制的主要目標是為航天電子系統的可靠性評定提供數據。力爭突破的技術一是常用半導體制材料技術、熱管技術、熱電控溫技術、相變控溫技術、緊湊式換熱技術、擴展傳熱面技術、冷板技術、浸沒冷卻技術、接觸熱阻研究、熱性能測試等。

　　4.7電磁兼容技術

　　抗擾設計的目標是將電子設備產生的電磁輻射或高頻輻射控制在容許的范圍內。“分層抗擾”是其主要方法之一，它首先解決系統殼體抗擾，盡量切斷耦合路徑，減少穿透效應;其次減少內部電纜、連線間耦合,最后對危險電路危險器件進行抗擾,還要采取接地、屏蔽、濾波、去耦、隔離、相位抵消等措施。當今控制干擾的途徑是采用模型試驗和計算機分析方法。

　　4.8通用化、系列化、模塊化(三化）

　　“三化”是減輕重復勞動，充分利用巳有成果，節省經費,縮短研制周期，降低研制風險的基本途徑，并可以此走基本型派生發展的路子。

　　通用化發展的途徑是對需求和現狀分析后,建立通用單元數據庫，開發新的通用單元，在研制中推行通用化。

　　系列化的途徑是根據現狀和需求,確定目標,分析主要參數,制訂基本參數系列,編制產品系列型譜，系列化產品設計、研制和生產。

　　模塊化的途徑是建立模塊系統(確定需要，功能分析和分解，模塊劃分，模塊設計和開發）,由專用模塊、通用模塊、專用零部件組合形成新產品。

　　4.9空間展開機構

　　空間機構是由柔索、桿系、梁、板等，通過系固、鉸接、滑動、折疊、轉動等連接方法組成結構體,用于航天器有效載荷、能源等的收藏與展開。驅動伸展機構的`能源有儲能釋放與動力驅動。它工作在微重力與高真空的環境中，復雜的空間環境因素將大大影響動態特性。對此應分析運動副并建模，研究動力學特性，各類支架及伺服系統，真空中的機械潤滑技術，模態試驗與分析技術，測量技術，展開試驗，研究仿真系統等。

　　4.10微電子機械系統

　　微電子機械系統是指微米級到毫米級大小的裝置。其制造過程類似于集成電路的制造工藝，是微電子技術滲透到機械工程各個領域的結果。它在尺度、結構、材料、制造工藝和工作原理等方面都與傳統的機械不同，是21世紀的核心技術。由于小衛星技術成為熱門，航天電子機械裝置向微小型化方向發展漸成趨勢。國內已經制出2mm的電動機。利用微電子、微機械、輕型材料等成果,預計質量為0.1-lkg的衛星將遨游太空。

　　4.11空間機器人技術

　　空間機器人研究，不僅在宇宙空間開發廣闊的產業市場，而且也有力地促進工業經濟發展和技術進步。宇宙空間一方面提供了微重力和高真空環境,另一方面復雜的環境將極大地影響機器人的動態特性，因此應重點研究:空間機器人的實現形式，在失重狀態下動力學分析，失重狀態下的控制技術，柔性機器人振動抑制方法，建立系統仿真庫等。

　　5注入新觀念，實現預期目標

　　航天電子產品(系統)是以尖端技術為對象，以電子組裝技術和先進制造技術為依托，以航天電子機械工程為載體，品種繁多，批量小，環境條件苛刻的工業。在責任重、任務多、困難大、經費約束的挑戰面前，航天電子機械工程注入新觀念、新技術已刻不容緩。我們的目標是“三無”(無圖設計、無圖加工、無圖檢驗），以用戶為上帝，以人為中心，以精簡為手段，以零缺陷為目標，成本不取決于生產批量，供給周期準確無誤。

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