1、1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
2、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，依托新技术试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 41 项，其中已授权 37 项。项目主要技术创新如下：1.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，突破了百米级尺度薄膜结构毫米级精度的精细化高保型设计技术难题。2.发
3、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。3.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，突破了毫米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
4、XY-1 试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试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试验。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，2主要包括中国电子科技集团第三十八研究所的 30m 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 3m 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
5、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试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试验。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30米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10000。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
6、制要求。2012年11月19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(XY-1)试验卫星，搭载了基于本项目技术研发的3m长充气式重力梯度杆并完成了在轨保型试验任务，梯度杆在轨保型后基频高达1Hz，是我国空间充气展开结构技术领域里程碑式的新技术试验。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482.4万元，具有显著的社会和经济效益。
7、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1 高精度充气膜结构 的设计方法 ZL201210257425.1 王长国;崔宇佳;张磊;刘远鹏 2014/6/112一种基于欧几里得范数意义下的最佳最小二乘解分析抛ZL201410323290.3 杜娟;谭惠丰;林国昌;卫剑征 2017/2/83物面天线反射面精度的方法3大型抛物面天线反射面精度调整模拟方法ZL201410323300.3 谭惠丰;杜娟;卫剑征;林国昌 2017/10/244一种航天器用充气式径向肋天线尾杆连接件ZL201310038554.6 谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑 征;谢志民;苗常青
8、2014/12/35 一种连接充气环用 复式搭扣 ZL201410003816.X谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林2015/7/156径向肋天线肋板及肋板与中心鼓的连接方法ZL201410082330.X谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林2016/1/207一种用于控制充气结构构型混编预张力索网的方法ZL201210220314.3 王长国;张磊;刘远鹏;兰澜;谭 惠丰 2014/1/228一种可微调节间距的径向肋版及调节方法ZL201310707375.7 王长国;谭惠丰;兰澜;夏振猛; 刘远鹏;陶强 2015/8/199一种带增强骨
9、架的柔性抛物面星载天线ZL201310583225.X 谭惠丰;林国昌;王长国;卫剑 征;康敬天;杨留义 2015/7/1510 一种可展开天线的 带膜径向肋 ZL201310667740.6 王长国;谭惠丰;兰澜;夏振猛; 杜星文 2016/2/1711 一种径向肋充气展 开天线用桅杆 ZL201310713547.1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2016/3/212用于星载径向肋充气展开天线的充气支撑环ZL201510746423.2 谭惠丰;卫剑征;林国昌;王长 国;赵树林 2017/9/2213基于 MFC 的自适应后缘结构的控制装置ZL20131
10、0196729.6 李承泽;尹维龙;王长国;董中 杰;姚永涛 2015/5/614一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ZL201310087915.6 李承泽;尹维龙;王长国;李建 军 2015/1/715径向肋充气展开天线的径向肋定位装置ZL201310565499.6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2015/5/616用于径向肋天线卷曲折叠定位桅杆的装置ZL201410054473.X谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林2015/11/18417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
11、ZL201410147513.5谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林2015/12/3018一种充气展开抛物柱面天线的反射面下拉式展开定型机构ZL201410327004.0 谭惠丰;林国昌;赵树林;卫剑 征;杨留义;罗锡林 2016/5/1119一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ZL201310583342.6 谭惠丰;林国昌;王长国;卫剑 征;康敬天;杨留义 2015/3/1120一种可刚化充气展开径向肋支撑式偏馈抛物面天线ZL200810064518.6 王长国;杜星文;谭惠丰;谢志 民;苗长青;王友善 2012/8/1521一种用于
12、制造径向展开肋板机构的方法ZL201310213702.3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2015/9/922一种径向肋天线的肋板尾端与桅杆的连接模具ZL201510123588.4谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;赵树林;苗常青;刘宇艳;谢志民2017/5/2423 一种径向可展开肋板机构的展开装置 ZL201310106230.1 谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;谢志民;苗常青;赵树林 2014/12/1024一种用于径向肋板展开和收起的装置及方法ZL201310213705.7谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;谢志民;苗常青;刘宇艳;赵树林2015/2/
13、1825大口径径向肋天线肋板的安装检测装置ZL201410101681.0谭惠丰;林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林2016/4/2726一种用于 DIC 测量的双相机系统的标定板及其标定方法ZL201310194582.7 林国昌;岳鹏阳;谭惠丰;王长 国;卫剑征 2015/9/927 大口径充气经向肋 天线检测装置 ZL201310303691.8谭惠丰;王长国;林国昌;卫剑征;苗常青;谢志民;刘宇艳;赵树林2016/3/1628充气展开径向肋天线的肋板拉力实验装置ZL201410647339.0 谭惠丰;林国昌;赵树林;杨留 义;罗锡林 2016/10/1229用于空
14、间充气展开天线地面测试的三轴加速传感器固定装置ZL201510424078.0 谭惠丰;卫剑征;林国昌;王长 国;赵树林 2017/11/730 充气环结构多点向 心加载试验装置 ZL201210334165.3 林国昌;谭惠丰;王长国;卫剑 征;马腾 2014/10/15531空间充气展开天线地面检测用支撑装置ZL201510403352.6 林国昌;谭惠丰;赵树林 2017/6/2332一种用于超薄柔性膜材拉伸性能测试用的夹具ZL201210187102.X 王长国;张磊;刘远鹏;兰澜;谭 惠丰 2013/12/433 薄膜拉剪耦合实验 测试装置 ZL201310572194.8王长国;兰
15、澜;张锦莱;夏振猛;陶强;刘远鹏;谭惠丰;李云良;赵树林2016/1/2734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ZL201010235077.9 王长国;谭惠丰;杜星文 2012/5/3035用于空间充气展开结构的热固性复合薄膜的刚化方法ZL200710103666.X 刘宇艳;谢志民;谭惠丰;杜星 文 2009/11/1836 形状记忆复合材料 及其制备方法 ZL200710144597.7 刘宇艳;万志敏;谭惠丰;杜星 文 2010/7/737热固性形状记忆环氧树脂及其二阶段固化的方法ZL200710072430.4 刘宇艳;赖学平;万志敏;杜星 文 2009/8/26
16、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：67主要完成人情况姓 名 王长国 性别 男 排 名 1 国 籍 中国出生年月 1979-11-18 出 生 地 辽宁 民 族 汉族身份证号 21022219791118813X 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 2007-04-09 所学专业 工程力学电子邮箱 办公电话0451-86402368移动电话 15846592758通讯地址 哈市南岗区一匡街 2 号哈工大科学
17、园 A 栋 416 室 邮政编码 150080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 中国共产党所 在 地 黑龙江完成单位 哈尔滨工业大学单位性质 大专院校参加本项目的起止时间 2006-01-01 至 2015-12-31 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
18、试验一号卫星重力梯度杆和 30 米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 1 和 2 的提出人，排名第一专利 12 项，排名第二专利 6 项，排名第三专利 5 项。曾获国家科技奖励情况：无8姓 名 谭惠丰 性别 男 排 名 2 国 籍 中国出生年月 1969-11-06 出 生 地 河北 民 族 汉族身份证号 130104196911061830 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 1997-03-01 所学专业 工程力学电子邮箱 办公电话0451-86402327移动电话 1350
19、4514931通讯地址 哈市南岗区一匡街 2 号哈工大科学园 A 栋 409 室 邮政编码 150080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 群众所 在 地 黑龙江完成单位 哈尔滨工业大学单位性质 大专院校参加本项目的起止时间 2006-01-01 至 2015-12-31 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。负责完成了新技术试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
20、进度协调。发明点 3 的提出人。排名第一专利 20 项。曾获国家科技奖励情况：无9姓 名 林国昌 性别 男 排 名 3 国 籍 中国出生年月 1977-05-08 出 生 地 河北 民 族 汉族身份证号 211103197705080618 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 2007-07-01 所学专业 工程力学电子邮箱 办公电话0451-86402317移动电话 15846587030通讯地址 哈市南岗区一匡街 2 号哈工大科学园 A 栋 414 室 邮政编码 150080工作单位 哈尔滨工业大学 行政职务二级单位
21、航天学院 党 派 中国共产党所 在 地 黑龙江完成单位 哈尔滨工业大学单位性质 大专院校参加本项目的起止时间 2006-01-01 至 2015-12-31 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 3 项。曾获国家科技奖励情况：无10姓 名 刘宇艳 性别 女 排 名 4 国 籍 中国出生年月 1971-02-11 出 生 地 黑龙江 民 族 汉族身份证号 2327009171021125
22、27 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 1998-04-01 所学专业 高分子材料电子邮箱 办公电话0451-86413711移动电话 13603689013通讯地址 哈尔滨工业大学 1254 信箱 邮政编码 150080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 群众所 在 地 黑龙江完成单位 哈尔滨工业大学单位性质 大专院校参加本项目的起止时间 2006-01-01 至 2015-12-31 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 3 项。曾获国家科技奖励情况：无
