可重复使用运载器的耐坠毁缓冲装置的设计优化

针对采用四腿式着陆支架的可重复使用运载器，提出一种油气-蜂窝两级缓冲的新型耐坠毁缓冲装置，常规油气缓冲器实现重复使用，危险工况下蜂窝缓冲器实现耐坠毁功能。建立了运载器着陆动力学模型，给出了运载器着陆的四种极限工况及铝蜂窝压溃载荷的求解方法，基于径向基(RBF)代理模型，采用多学科协同优化方法，对多工况下运载器两级缓冲装置设计参数进行了优化。结果表明，多学科协同优化方法有着较好的准确性，优化后运载器的最大过载和缓冲支柱载荷峰值均得到降低。最后，对比了单独油气缓冲器与两级耐坠毁缓冲装置下运载器的着陆响应，结果表明，使用两级耐坠毁缓冲装置在降低运载器最大着陆过载和缓冲支柱载荷峰值上有着较为明显的优势。     

运载器级间冷分离使用直接力姿控方法研究

侧向喷流直接力控制技术已在大气层外动能拦截器和大气层内防空导弹中得到成功应用.运载火箭作为跨大气层飞行器,可尝试采用该技术进行姿态、轨道控制.介绍了一种由侧向喷流发动机作为姿态控制执行机构的运载器,讨论了该运载器在级问冷分离过程中进行姿态控制的可能性,建立了运载器在大气层外飞行条件下的分离姿态动力学模型,并设计了滑模变结构姿态控制规律.仿真结果表明,所设计的级间分离姿态控制方法能降低上面级的初始姿态误差.     

空天瞭望

<正>印研制可复用运载器据印度媒体3月28日报道,印度正在研制一种可重复使用的运载器。印度空间研究组织科学家已构想出一种有翼式"可复用运载器技术验证机"(RLV-TD),而这是研制两级入轨完全可复用运载器的第一步。印空间研究组织在其最新推出的年度报告中称,它已设想出一系列技术验证飞行任务。该机构称,RLV-TD     

欧洲试飞再入验证机

<正>欧空局旨在试验未来可重复使用运载器再入技术的"过渡性实验飞行器"(IXV)2月11日由阿里安航天公司的"维加"火箭从法属圭亚那库鲁发射,成功完成了其试飞任务。火箭把验证机送入一条亚轨道飞行路线。验证机在320千米的高空同火箭分离,飞到了413千米的最大高度,随后再入,并利用降落伞在太平洋中部溅     

美公司拟研制使用吸气式引射器冲压发动机的可复用运载器

图１通天公司的“航空航天器”主要以一台引射器冲压发动机作动力。图中所示为可复用的升力体型第二级和多颗卫星正在被送入低地轨道作为几家正在研制可重复使用型商业运载器的公司之一，美国通天有限责任公司将在其可复用运载器的混合吸气式第一级上采用新式的“引射器冲...     

美国先进可重复使用运载器的技术进展

目前，世界上各种航天器基 本上都由一次性使用的运载火箭来发射，只有美国航天飞机可以实现部分重复使用。由于一次性运载火箭使用成本高昂，所以迄今只有那些有足够资金支持的厂家、政府部门和军事机构有能力进行卫星发射。如何降低发射费用已成为整个航天工业界面临的主要挑战之一。 从长远来看，航天运载器实现可重复使用是降低航天运输成本、提高运载能力和发射频度的必由之路。基于这种考虑，各航天大国很早就开展了可复用运载器的研究论证工作，陆续实施了多项技术计划和研制计划，其中尤以美国最为活跃。美国政府不仅研制出了世界上…     

法国提议欧洲也搞可复用运载器

美国政府目前正在和工业界联合实施Ｘ－３３和Ｘ－３４可重复使用运载器技术计划，一些私营企业也推出了各式各样的可复用运载器方案。在航天活动日益频繁、对运载火箭的要求越来越高的形势下，欧洲应该如何应对？法国一些工业界官员认为，欧洲不仅要搞可复用运载器，而且...     

一种针对分离模块航天器系统的分层优化方法

针对分离模块航天器系统优化中存在计算量大、算法复杂度高的问题,提出了一种基于分层的分离模块航天器系统优化方法。该方法将系统优化问题分解为三个层次进行,顶层规划模块数和轨道高度,中间层优化组件配置,底层优化运载发射方案。其中顶层嵌套调用中间层,中间层嵌套调用底层,底层直接计算求解最优运载发射方案,避免了直接基于分离模块航天器全寿命周期仿真来优化运载发射方案。应用该方法对虚拟对地遥感分离模块航天器进行优化,结果表明,优化过程简单,计算量小,算法复杂度低,优化效果显著。     

垂直起降可重复使用运载器发展现状与关键技术分析

重复使用运载技术是降低单次发射成本、提高发射密度和减少残骸危害的有效手段,随着以Falcon 9系列为代表的垂直起降运载器的成功回收与重复使用,其在商业航天发射市场表现出了较强的竞争力,掀起了可重复使用运载器的研究新热潮。首先梳理了垂直起降可重复使用运载器的发展现状,然后结合垂直起降运载的任务特征分析了其关键技术,最后总结了垂直起降运载器的发展趋势。     

欧洲、日本和俄罗斯先进可复用运载器的技术进展

可重复使用的运载器是降低航天运输成本、提高运载能力和发射频度的必由之路，因此受到航天发达国家和地区的重视。美国在可复用运载器方面的研究开发活动起步早，项目多，投资高，并已研制出了可部分重复使用的航天飞机。与此同时，其它航天发达国家和地区着眼于未来航天运输的需求，也在开展各种技术准备工作。本文对欧洲、日本和俄罗斯在可复用运载器方面的技术进展情况进行了综述。     

高空飞行环境中液体运载火箭底部热环境研究

采用数值模拟和飞行测试验证相结合的方法对液体运载火箭高空对流/辐射耦合换热问题开展系统深入研究。基于燃气多组分输运Navier-Stokes方程、热辐射方程、Realizable k-ε两方程湍流模型，建立了高空含自由流的运载火箭燃气喷流流动模型。辐射模型采用离散坐标法(DOM)，空间离散采用二阶迎风TVD格式，对多个典型飞行高度火箭底部热流进行大型并行计算，将数值结果与试验数据进行广泛对比，验证了计算模型的精度和有效性。数值研究表明，火箭底部辐射热流在刚起飞阶段达到最大值，随着飞行高度上升，辐射热流逐渐降低，火箭底部对流热流表现为先升高后降低的趋势，并在20 km高空达到峰值。本文的预测分析方法对液体运载火箭底部热防护设计具有重要的理论意义和工程应用价值。     

含板类柔性附件的充液航天器动力学研究

对含有板类柔性附件和曲壁轴对称充液储腔的复杂航天器系统进行动力学建模和耦合机理研究。首先，采用Kirchhoff-Love薄板理论对航天器的板类柔性附件进行研究，通过D’Alembert原理得到柔性附件的振动方程，运用模态假设法将混合方程转换为常微分方程。其次，通过推导充液航天器储腔内任意点的运动，得到储腔液体的牵连速度势函数，采用Gauss超几何级数得到液体相对速度势函数的解析形式，通过Hamilton变分原理推导液体晃动的运动方程，以及液体速度势函数模态系数的控制方程。最后采用准坐标Lagrange方程得到耦合航天器系统的状态方程，通过数值仿真校验系统动力学模型的有效性。研究结果表明，刚性平台、液体、柔性附件的相互耦合效应使得航天器系统存在复杂动力学行为，在复杂航天器系统动力学建模过程中需要充分考虑液体晃动和柔性附件振动的影响，柔性附件的安装位置对于耦合航天器系统的动力学行为也有着重要影响。     

航天器弹性附件伸展动力学研究

利用动量矩定理推导出带伸展弹性板航天器的姿态动力学方程，在弹性板等速伸展的情况下，导出板的振动与伸展运动耦合微分方程，航天器姿态运动与板的伸展运动、振动耦合微分方程，通过龙格－库搭积分法得出了数值解，结果表明：弹性板等速伸展时，其振动的振幅随板长度的增长而增大，航天器姿态角速度随板长度的增长而减少。弹性板等速率越大，板振动的振幅越大。     

Analysis of the orbital motion of the asteroid Apophis’ satellite

We have analyzed the orbital disturbed spacecraft motion near an asteroid. The equations of the asteroidocentric spacecraft motion have been used with regard to three perturbations from celestial bodies, the asteroid’s nonsphericity, and solar radiation pressure. It has been shown that the orbital parameters of the main spacecraft and a small satellite with a radio beacon can be selected such that the orbits are rather stable for a fairly long period of time, i.e., a few weeks for the main spacecraft with an orbit initial radius of ~0.5 km and a few years before approaching Apophis with the Earth in 2029, for a small satellite at an orbit initial radius of ~1.5 km. The initial orientation of the spacecraft orbital plane perpendicular to the sunward direction is optimal from the point of view of the stability of the spacecraft flight near an asteroid.     

Ballistics, navigation, and motion control for a spacecraft during its landing on the surface of Phobos

Basic concepts and algorithms laid as foundations of the scheme of landing on the Martian moon Phobos (developed for the Phobos-Grunt project) are presented. The conditions ensuring the landing are discussed. Algorithms of onboard navigation and control are described. The equations of spacecraft motion with respect to Phobos are considered, as well as their use for correction of the spacecraft motion. The algorithm of estimation of the spacecraft’s state vector using measurements with a laser altimeter and Doppler meter of velocity and distance is presented. A system for modeling the landing with a firmware complex including a prototype of the onboard computer is described.     

低空大动压级间分离碰撞边界预示方法

以低空大动压级间分离过程为研究对象,基于组合优化策略,研究多种偏差耦合干扰下分离碰撞危险包络优化分析方法。确定分离过程仿真优化的具体流程,并建立低空大干扰条件下级间分离过程动力学模型和仿真模型,最后通过算例对比分析校验模型的合理性与仿真方法的有效性。研究结果表明,通过组合优化策略可快速有效实现对随机偏差耦合干扰下低空大动压分离过程的碰撞危险包络进行定量预示,并为分离系统偏差量控制提供依据。     

一种X射线脉冲星导航的多普勒频移估计方法

为了探索脉冲星Doppler导航在近地轨道的应用,建立了近地轨道Doppler频移估计的数学模型,引入RANSAC算法和航天器速度先验信息,改进了时域χ2统计的计算精度和搜索效率,使用RXTE卫星的Crab脉冲星实测数据进行方法校验,最后讨论了影响速度测量的主要误差。结果表明：提出的方法能够有效地跟踪航天器速度变化,对于轨道高度为570km的RXTE卫星,沿脉冲星视线方向的速度估计误差为±110m/s,加速度估计误差为±0.5m/s 2。     

基于太阳能热推进的应急飞行器系统优化设计

基于太阳能热推进的航天器推进系统具备高比冲、高效率等诸多性能优势。文章基于太阳能热推进原理实现应急轨道航天器的轨道补偿控制,并对系统关键参数进行了优化设计。首先建立轨道控制系统的数学模型,然后根据太阳能热推进原理与轨道特性实现吸热剂质量与聚光器吸热面积的优化计算,最后仿真验证该方案的可行性。仿真结果表明:该方案适用于210～300 km高度的应急轨道,且吸热剂质量与聚光器面积需求均在合理范围内。     

Numerical simulation of circulation of the Titan’s atmosphere: Interpretation of measurements of the <Emphasis Type="Italic">Huygens</Emphasis> probe

The results of numerical simulation of the general circulation in the Titan’s atmosphere at heights from 0 to 250 km are presented, obtained using a new model based on numerical solution of complete equations of motion of viscous compressible gas at the temperature distribution given by an empirical model. The model uses no hydrostatic equation and, as compared with traditional models, has higher resolution in vertical and over horizon. The results presented differ from results of other models and agree with the vertical profile of the zonal component of wind velocity measured by the Huygens spacecraft. Interpretation of this profile is given, including its main peculiarity consisting in a nonmonotonic behavior at heights from 60 to 75 km.     

亚轨道再入返回段高度上边界技术研究

针对重复使用运载器(RLV)亚轨道再入返回过程中动压、过载等约束条件对飞行安全的不利影响,通过分析质点动力学方程,提出亚轨道再入返回段RLV存在高度上边界并给出两种求解高度上边界的计算方法。高度上边界反映了亚轨道再入返回段的制导能力,它对总体决策和控制系统具有重要意义,RLV上升段的最终高度也必须限制在这个高度之下。分析和仿真结果表明,求解高度上边界的两种方法具有一定的鲁棒性和工程实用性。〖JP〗