主要看點
行業：航空航天
挑戰：如何實現輕量化設計并保證優化設計結果的工藝性及美觀性。
Altair解決方案：
運用Altair Inspire進行拓撲優化設計，得到輕量化的設計結果；并利用PolyNURBS模塊進行建模，得到可以直接3D打印制造的設計模型。
優點
· 提升設計效率，節約大量時間；
· 設計模型與制造流程銜接更流暢；
· 輕量化設計，降低發射費用成本。
背景介紹
一直以來，人類看到的都是月球的同一面，使我們對月球背面的場景充滿了好奇。因此，探測月球“背面”成為航天事業中的一個熱點和難點問題。令人欣喜的是，由航天東方紅衛星有限公司參與研制的中國嫦娥四號中繼衛星在今年成功發射，這將有助于人類進一步揭開月球背面的神秘面紗。
本次發射的嫦娥四號中繼衛星工作軌道位于深空高軌，且還有兩個微小衛星搭載發射，動量輪支架屬于該衛星上重量較重的組件之一，為了實現減重，特對斜裝動量輪支架展開輕量化設計。
通過應用Altair公司的Altair Inspire對衛星斜裝動量輪支架進行優化及改進設計，將設計思路由原來的“先設計產品結構再校核產品性能”轉變為“先確定產品性能，再通過拓撲優化手段得出產品最終結構”，為衛星斜裝動量輪支架的結構方案選型提供了依據。
挑戰
首先，在運載發射能力受限的情況下，嫦娥四號中繼衛星的重量指標異常嚴格，因此亟需開展輕量化產品設計。對重量較重的斜裝動量輪支架的優化設計，意味著進一步提升了衛星載荷的可用重量，降低衛星發射的成本。
其次，在嫦娥四號中繼衛星上，動量輪是非常重要的姿控執行部件，其安裝精度直接影響衛星姿控。作為支撐動量輪的斜裝動量輪支架，傳統設計制造的方式是由鋁合金棒料機械加工而成的整體式薄壁零件，該結構形式的支架減重設計是在側壁上開形狀規則的減重孔及減小壁厚，存在壁厚太薄及減重孔太多時，支架加工過程容易發生變形，最終成形精度難以保證的問題。
如何實現斜裝動量輪支架減重的同時，仍滿足其機械接口、安裝約束、剛度、強度等各項指標，甚至兼顧來自拓撲優化設計結果的工藝性及美觀性？這些都是擺在衛星斜裝動量輪支架設計工程師們面前的種種挑戰。
“通過Altair Inspire優化設計的衛星斜裝動量輪支架，在加工完成后，安裝動量輪后在衛星上安裝。同時，按照衛星產品的研制規范，接受了上星驗證、力學驗證、飛行驗證等各項航天級環境試驗，并隨嫦娥四號中繼衛星成功飛行。目前該衛星已經成功入軌，狀態良好，開始執行既定任務。”
-- 劉質加部長 機熱工程部 航天東方紅衛星有限公司