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柔性轴在卫星光通信中的使用与优化设计

张福瑞 阮萍 韩俊锋

张福瑞, 阮萍, 韩俊锋. 柔性轴在卫星光通信中的使用与优化设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0818001
引用本文: 张福瑞, 阮萍, 韩俊锋. 柔性轴在卫星光通信中的使用与优化设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0818001
Zhang Furui, Ruan Ping, Han Junfeng. Application and optimum design of flexible shaft in satellite optical communication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0818001
Citation: Zhang Furui, Ruan Ping, Han Junfeng. Application and optimum design of flexible shaft in satellite optical communication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 818001-0818001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0818001

柔性轴在卫星光通信中的使用与优化设计

doi: 10.3788/IRLA201948.0818001
基金项目: 

中国科学院研究所135项目(Y655811213)

详细信息
    作者简介:

    张福瑞(1990-),男,博士生,主要从事空间激光通信方面的研究。Email:jiffring@126.com

  • 中图分类号: O439

Application and optimum design of flexible shaft in satellite optical communication

  • 摘要: 针对卫星光通信粗跟踪系统中机械轴存在空回、轴系摩擦、轴间隙的不足的问题,提出采用柔性轴支撑光端机的方案。首先介绍了采用柔性轴卫星光通信的原理;然后分析了柔铰工作方向的柔度、最小切割处应力特性;从关键点挠度出发推导了回转误差角表达式,并分析了回转误差角对捕获性能的影响;在柔性轴特性研究的基础上,采用遗传算法对柔性铰链进行了优化设计。设计结果为:柔性铰链工作方向柔度0.768 rad/Nm,最小切割处应力1.768e+8 Pa,回转误差角343 rad;最后采用有限元法对设计结果进行了验证,三项指标的相对误差均小于3.5%,证明设计是可靠的。研究内容可为采用柔性轴的卫星光通信系统设计提供一定参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-05
  • 修回日期:  2019-04-03
  • 刊出日期:  2019-08-25

柔性轴在卫星光通信中的使用与优化设计

doi: 10.3788/IRLA201948.0818001
    作者简介:

    张福瑞(1990-),男,博士生,主要从事空间激光通信方面的研究。Email:jiffring@126.com

基金项目:

中国科学院研究所135项目(Y655811213)

  • 中图分类号: O439

摘要: 针对卫星光通信粗跟踪系统中机械轴存在空回、轴系摩擦、轴间隙的不足的问题,提出采用柔性轴支撑光端机的方案。首先介绍了采用柔性轴卫星光通信的原理;然后分析了柔铰工作方向的柔度、最小切割处应力特性;从关键点挠度出发推导了回转误差角表达式,并分析了回转误差角对捕获性能的影响;在柔性轴特性研究的基础上,采用遗传算法对柔性铰链进行了优化设计。设计结果为:柔性铰链工作方向柔度0.768 rad/Nm,最小切割处应力1.768e+8 Pa,回转误差角343 rad;最后采用有限元法对设计结果进行了验证,三项指标的相对误差均小于3.5%,证明设计是可靠的。研究内容可为采用柔性轴的卫星光通信系统设计提供一定参考。

English Abstract

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