機械學(xué)院專欄《科苑·星壇》第十期準(zhǔn)時啟航！本期將為大家介紹丁建中教授。丁老師從事航天特色科研工作，深度參與嫦娥系列月球著陸器等多個國家重大航天型號研制，在航天器機構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)仿真分析等領(lǐng)域成果豐碩。本期將為本科生提供“弱引力下小行星表面錨固機構(gòu)設(shè)計”項目。期待同學(xué)們的加入，共同探索弱引力下探測器與小行星表面穩(wěn)定連接的原理，助力后續(xù)小行星采樣任務(wù)順利開展！
01個人簡介
丁建中，博士，北航機械工程及自動化學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)機械工程及自動化學(xué)院，在北京航空航天大學(xué)進行機械工程及自動化學(xué)院博士后研究。主講課程《航天器機構(gòu)技術(shù)與應(yīng)用》《空間機構(gòu)非線性動力學(xué)與控制技術(shù)》《工程熱學(xué)》《現(xiàn)代機械優(yōu)化設(shè)計》等。面向國家重大需求，從事極具航天特色的科研工作，與航天大院大所密切合作，深度參與國家重大航天型號研制工作，包含嫦娥系列月球著陸器、攬月著陸器、火星著陸器與小行星著陸器的著陸/附著機構(gòu)與返回艙、多系列衛(wèi)星天線、60m伸展臂、多系列太陽翼機構(gòu)等，針對型號任務(wù)研制過程中的難點問題，開展機構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)仿真分析、地面試驗預(yù)分析、模型修正以及數(shù)字化平臺設(shè)計與開發(fā)等研究工作。近年來主持國家自然科學(xué)基金青年項目、面上項目,全國重點實驗室自主課題、開放課題，作為子課題負(fù)責(zé)人參與國家自然科學(xué)基金聯(lián)合項目、國家重點研發(fā)計劃、KGJ基礎(chǔ)科研項目，以及主持20余項校企關(guān)于航天重大型號的科研攻關(guān)項目。在CJA、MMT、ADSR航天領(lǐng)域與機械領(lǐng)域頂刊發(fā)表論文40余篇。擔(dān)任中國機械工程學(xué)會空間機構(gòu)分會青年委員。
02學(xué)術(shù)成果
（1）地外天體探測器軟著陸過程仿真驗證
針對地外天體探測器著陸工況不確定性強，緩沖機構(gòu)構(gòu)件多、動力學(xué)行為非線性特性強等致使著陸穩(wěn)定性難以驗證的難題，提出參數(shù)化驅(qū)動的月球/火星/小行星著陸器建模仿真、性能分析優(yōu)化與試驗驗證方法，加快了著陸緩沖機構(gòu)主要參數(shù)的優(yōu)化與確定過程。
圖1 地外天體探測動力學(xué)仿真、優(yōu)化與實驗驗證
（2）大型空間折展機構(gòu)在軌精度預(yù)測與在軌調(diào)控
針對天線、伸展臂類展開機構(gòu)在軌精度預(yù)測與在軌調(diào)控難題，提出了1）天線展開機構(gòu)參數(shù)化動力學(xué)建模、分析與優(yōu)化設(shè)計方法；2）驅(qū)動設(shè)計方法；3）多源誤差耦合下的天線精度分析與優(yōu)化設(shè)計方法，保證了相關(guān)型號衛(wèi)星展開機構(gòu)設(shè)計正確，在軌展開與鎖定可靠、展的精等目標(biāo)。
圖2 大型空間折展機構(gòu)性能分析
（3）試驗預(yù)分析與模型修正
航天器機構(gòu)地面試驗成本高，天地一致性難以實現(xiàn)，因此需要結(jié)合有限的地面試驗與大量仿真分析來保證機構(gòu)在軌性能穩(wěn)定。因此，提出了復(fù)雜航天器機構(gòu)模型修正方法，確保仿真模型的準(zhǔn)確性。
圖3 試驗預(yù)分析與模型修正
（4）航天器機構(gòu)數(shù)字化設(shè)計與仿真集成
提出了數(shù)字化設(shè)計、分析與優(yōu)化集成平臺技術(shù)，可以極大縮短航天器機構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計周期，降低人為出錯率。
圖4 某機構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計-仿真集成平臺
03項目介紹
1）項目簡介
弱引力下小行星表面錨固機構(gòu)設(shè)計
小行星由于自身質(zhì)量與體積小，無法提供足夠的引力將探測器穩(wěn)定固定在星球表面。同時，一些小行星呈現(xiàn)碎石堆結(jié)構(gòu)，探測器與碎石堆接觸時會造成碎石流動、飛濺，無法承載探測器保持姿態(tài)穩(wěn)定。因此需要探索弱引力下探測器與碎石堆小行星表面建立穩(wěn)定的連接的原理，設(shè)計錨固機構(gòu)，便于后續(xù)采樣任務(wù)的順利執(zhí)行。
2）所需能力
?機械設(shè)計能力
?機械原理、機構(gòu)學(xué)以及理論力學(xué)相關(guān)知識
?三維建模能力
?團隊溝通與協(xié)作能力
3）相關(guān)事項
?項目周期：2~6個月
?所需人數(shù)：1~3名本科生
4）聯(lián)系方式
電子郵箱：jianzhongd@buaa.edu.cn
04老師寄語
愿同學(xué)們：
懷航天熱忱，探未知疆界
以所學(xué)解難題，以實干助國器
在星辰征途上，書寫青春答卷！
