通信技术向高频段、窄波束方向发展,对天线的指向精度提出了更高的要求.传动回差对天线的指向精度具有重要影响,为满足未来通讯技术的发展需求,文中研制了具有低空回特性的精密柔索传动天线座.基于柔索摩擦的欧拉公式推出了钢丝绳预紧力和天线座负载的关系,进而根据天线座负载力矩计算出钢丝绳的结构参数和预紧用碟形弹簧的结构参数.结构布局选用传统的俯仰-方位型座架,方位位于俯仰上方.张紧装置采用碟形弹簧从钢丝绳的端部进行预紧,可对多股存在长度误差的钢丝绳同时实现预紧.对原理样机的回差检测结果显示,该天线座具有明显的低空回特性,因此精密柔索传动在提升天线指向精度方面具有很大的应用潜力.
文中对现阶段车载情报类天线座的装配流程进行梳理,提炼各零部件的关键建模特征和装配特征,筛选识别关键装配参数,构建天线座数字化装配孪生虚体.通过导入关键零部件的实测数据,以满足传动装配质量为约束,快速生成天线座实际装配仿真模型.基于Creo2.0开发天线座数字化装配仿真软件,开展装配过程仿真,提前识别装配干涉,形成垫片修配环节作业指导并向装配现场发布,消除实物预装风险,实现由实物预装向虚拟预装模式的转变.最终以某型号车载雷达天线座为应用对象,完成天线座装配仿真技术的应用验证.
为解决某机载机相扫雷达旋转过程中冷却液供给难题,文中设计了一种具有泄漏检测功能的液体旋转关节.它采用了新颖的环形流道径向排布式架构和低压缩量双层密封圈结构,轴心处集成了一路光纤滑环接口,外形超薄,适配于相控阵雷达的紧凑结构.经仿真和试验验证,它具有驱动力矩小、寿命长、可靠性高、性能稳定的优点,可在机载环境下为雷达提供可靠的液体旋转连接功能,可在机相扫雷达中推广使用.
某控制台位于空间紧凑的轻型高机动底盘车内,控制台的结构紧凑、重量轻、多功能操控、操控舒适度高等需求是设计中的难点和重点.针对控制台内装设备的结构特点,提出了控制台的轻量化和集成化设计方案,满足结构的美观性和可靠性要求.基于控制台的车载使用环境条件,采用有限元软件构建控制台的力学分析模型,分析了控制台的模态计算结果,同时探讨了不同方向的随机振动对控制台强度和刚度的影响.仿真结果和试验验证表明,控制台的强度和刚度满足设计要求.控制台结构设计合理可行,满足整车系统的使用要求.
导波无损检测(Non-Destructive Testing,NDT)技术由于适用范围广、检测速度快等优势,已成为结构安全性检测的重要技术手段之一.不过,导波在各向异性介质中的传播表现为频散特性与波传播方向的关联性、多模态特性与各向异性的相互作用以及不同模态与损伤的相互作用.导波在复合材料无损检测应用中的复杂性对检测技术和检测方法提出了更高的要求,所以对碳纤维复合材料层合板中的导波传播特性和损伤响应进行分析具有十分重要的意义.文中采用理论分析、仿真和试验相结合的方法,对不同碳纤维增强聚合物基(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)层合板中的导波传播特性和各模态波与损伤的相互作用进行了分析.首先根据群速度、波长等参数建立有限元模型,并在边界设置阻尼递增吸收区域来弱化边界反射波的干扰;然后分析基于压电晶片有源传感器(Piezoelectric Wafer Active Sensors,PWAS)的不同层合板中导波传播差异,之后在结构中引入损伤来分析不同模态波与不同损伤的相互作用;最后通过试验分析和验证有限元仿真的准确性.
为了改善车载测控雷达天线的机动性,提高作战效率,满足装车运输规范及降低劳动强度,文中对测控天线反射体进行合理分块,在面板之间设计折叠机构,布置展开到位高精度定位机构.反射体左右面板旋转180◦,左右面板中的两侧边块旋转30◦,然后整个面板翻转55◦;前后面板旋转33◦,副面旋转158◦,多次折叠后满足铁路和公路运输要求.同时采用力学仿真与优化以确保反射面面精度,面精度均方根值优于0.8 mm.改变了深反射面车载测控雷达天线仅可通过拆装实现转场的现状,实现了天线的自动收展.
文中详细介绍了采用贴附型漏斗进气口作为引气道的环控系统设计.通过数值计算和仿真,分析了环控系统在全飞行包线范围内的制冷性能,并进行了试验验证,取得了以下主要结论:环控系统在全飞行包线的制冷能力呈单峰特性,在高度为3∼7km、马赫数为0.75∼0.9时,其制冷能力达到峰值;在相同飞行高度条件下,随着马赫数的增加,环控系统的制冷量先增加后减小;在相同飞行速度条件下,随着高度的增加,环控系统的制冷量先增加后减小;在低空低速、高空低速等飞行工况下,因冲压空气进气压力低、空气质量流量小,环控系统的制冷量较小,对电子吊舱长时间全功率工作时间有限制.文中阐述的设计思路及计算方法,对类似进气口环控系统设计具有较高的参考价值.
文中针对某型通信车内饰空间拥挤、体验感差、装备复杂等问题,通过对该型通信车内饰进行全方位分析,提出了一种通信车内饰设计方案.从结构功能区块、人机工程、色彩和照明几个方面进行了详细设计,以在满足通信车基本功能的基础上构建和完善整个内饰使用系统的合理性和适应性,提高使用人员的安全性和舒适性.
针对大尺寸收/发(Transmit/Receive,T/R)组件封装需求,提出基于铝合金材料体系的封装形式.选用6063铝合金作为壳体,4A11材料作为盖板,匹配FR4基板进行封装.以热-结构多场耦合边界条件为基础,利用有限元算法模拟焊接工艺过程,有效评估了焊接过程对壳体变形的影响.同时,创新性地设计了可伐-铜异质连接器结构以解决壳体与传统气密连接器焊接失效问题,200次温度冲击实验后未出现漏气及结构失效,验证了该材料体系及封装结构的可靠性.
国产埋置电阻浆料采用了具有自主知识产权的材料配方和制备工艺,其浆料粘度、触变性等与进口浆料相比存在差异.为探究国产埋置电阻浆料的工程应用前景,对其进行应用技术研究.首先介绍了埋置电阻浆料的性能以及埋置电阻工艺参数与电阻阻值之间的关系,然后通过50Ω负载电阻、π型衰减器和低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)微波多层基板验证了埋置电阻的性能.结果表明,通过设计优化和关键工艺参数控制,埋置电阻的阻值精度和微波性能能够满足X波段收/发(Transmit/Receive,T/R)组件技术要求,可以实现国产埋置电阻浆料的工程应用.
为了解决某机载装备内部滤波器模块的紧固螺钉在耐久随机振动过程中发生的断裂问题,对紧固螺钉开展了强度校核和应力仿真分析,给出了机载装备小尺寸螺钉在耐久随机振动中剪切应力和挤压应力的估算方法,并应用ANSYS Workbench仿真软件对紧固螺钉在振动过程中的受力情况进行了仿真分析.强度校核和仿真分析结果对比表明,螺钉承受的剪切应力和挤压应力均高于许用限值,在振动中存在断裂风险,与试验现象吻合.依据螺钉强度校核和仿真分析结果,在紧固螺钉的螺纹直径方面进行了设计改进.经整机试验验证,改进后的紧固螺钉可满足耐久随机振动试验的强度要求,改进措施有效,表明文中给出的强度校核和仿真分析方法具有一定可信度,可作为类似结构的设计参照.
显控台是舰船电子信息系统的重要组成部分.为研究舰船显控台冷却风扇噪声特性,有效控制冷却风扇噪声值,首先对冷却风扇噪声源进行理论分析,采用频谱试验方法对显控台冷却风扇噪声进行识别;然后从冷却风扇的结构参数、性能参数和空间匹配参数优化入手,提出冷却风扇优化设计和噪声控制方法;最后运用声学仿真的方法对比分析优化后冷却风扇与原冷却风扇的气动声学性能,得出优化后的冷却风扇的噪声声压级比原风扇降低了6.6 dB.该研究降低了舰船显控台冷却风扇的噪声,可为风扇的声学降噪设计提供可靠的分析和指导.
文中针对某有源相控阵天线设计了一种风液混合散热系统,既解决了相控阵天线高热流密度散热问题,又实现了天线阵面一体化集成设计.针对风液混合阵面的热环控技术要求,从阵面系统布局、热设计、热仿真优化等全流程解析了天线阵面散热系统的设计过程.最后,通过产品实物验证了该天线阵面风液混合散热系统的可行性,可为后续天线阵面散热系统设计提供工程参考.
飞机的外挂载吊舱的飞行环境复杂而恶劣,因此吊舱舱体作为各种载荷的载体是个设计难点,其设计内容主要包含气动设计、载荷计算、结构设计、强度设计与力学试验验证.文中通过某电子吊舱舱体的设计,介绍了电子吊舱舱体设计的完整流程,对载荷计算与结构设计进行了重点分析.该设计和研究思路可作为其他类似产品设计的参考.
基于小型化星载射频组件的研制需求,综合利用微组装工艺与表面安装工艺的技术优点,开发了一种一体化焊接工艺,通过陶瓷封装高铅植球、印制电路板/腔体焊接和低空洞真空汽相焊接,完成了对系统级封装(System in Package,SiP)器件、多层射频板、射频绝缘子、金属腔体和双面安装器件的一体化高可靠焊接.产品性能测试、环境试验及工艺鉴定试验表明,该工艺在生产周期、装配效率、一次合格率、性能一致性、长期可靠性等方面具有突出的优势.
为了满足工作频带宽、传输速率高、功耗大、集成度高的要求,开展一种基于AlN多层高温共烧陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramic,HTCC)基板的系统级封装(System in Package,SiP)模块封装设计研究.通过设计制作AlN多层HTCC基板、SiP模块封装结构电性能仿真、模块安装结构热力学仿真设计、组装工艺优化等系列研究工作研制出了小型化、轻量化、高集成的SiP模块.环境试验结果表明该模块具有良好的可靠性.该研究结果可为小型化、轻量化、高集成的SiP模块设计研发提供借鉴.
为解决高功耗和高热流密度芯片的散热问题,设计了一款新组合形态的液冷板——均温板(Vapor Chamber,VC)复合微通道液冷板.首先介绍了均温板复合微通道液冷板的设计方法,接着开展了仿真评估,最后进行了测试及回归分析.测试结果表明:VC复合微通道冷板能解决单芯片功耗650 W、热流密度100 W/cm2的散热问题,此时VC复合微通道液冷板底面温度为63.3 ?C,热阻只有2.815E-2 ?C/W.同时,在一定范围内,随着热源功耗的增加,液冷板热阻减小,散热效果提升.
随着射频系统向着小型化、高密度、高性能的方向发展,散热问题已经成为制约射频系统发展的关键问题之一.射频系统热设计指标复杂多样,基于梯度的拓扑优化方法需要推导复杂的灵敏度信息,因此无法适应多变的热设计指标.文中提出了一种射频系统散热结构非梯度拓扑优化方法,首先通过材料场级数展开方法对散热结构拓扑优化模型和设计变量进行表征和降维;然后构建了散热结构非梯度拓扑优化模型,针对降维后的拓扑优化问题,采用基于克里金代理模型的非梯度拓扑优化方法进行求解;最后,通过给出的射频系统散热结构数值算例,证明了该方法可以在不需要推导灵敏度的情况下有效求解射频系统散热结构拓扑优化问题.
复杂电子装备的制造面临着诸多难题,如流程不够灵活、系统不够柔性、自动化水平低、数据众多、缺乏有效的分析手段等,难以适应瞬息万变的市场.文中从数字化工厂实现的逻辑出发,以雷达电子装备制造的数字化实现为例,分析了复杂电子装备行业的特点及管理困境.依据业务流程的梳理、问题和改善方向的权重分析,得出改善方向的评价等级,形成了数字化工厂实施步骤的建议.最后对复杂电子装备制造数字化实现的实施路径进行了探索和研究.该研究为其他制造企业的数字化实现提供了借鉴.
膜结构因其质量轻、强度高及透波性能好而被广泛应用于雷达天线罩领域,整膜式金属桁架天线罩就是膜结构天线罩的重要应用方向之一.文中以某即将寿终的大型整膜式金属桁架天线罩为研究对象,首先详细阐述了承载能力分析评价模型中重要参数的获取方法,如金属骨架整体形态检测、膜面张力测量及膜材力学性能检测等;然后通过有限元分析法对天线罩的膜结构和钢骨架的承载能力进行了分析评价;最后根据分析评价结果对天线罩的后续使用或大修提出了合理化建议.
