天宫号目标飞行器氢镍蓄电池压力-容量充电控制研究简

作为在轨管理的关键部分,良好的充电控制是保证蓄电池长寿命的重要因素.对于氢镍蓄电池,压力-容量充电控制是最理想的充电控制方式,但存在压力检测难度大、控制策略复杂等困难.天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池通过大量的压力测量地面可靠性试验,解决了压力传感器的测量稳定性及一致性问题;同时提出柔性充电控制策略,给出了压力-容量标准曲线、不同荷电态下的充电电流及压力控制点修正系数.在轨数据表明,天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力-容量充电控制稳定,满足设计要求.     

周建平:天宫二号空间实验室将于2016年发射

<正>全国政协委员、中国载人航天工程总设计师、《载人航夭》主编周建平近日接受新华社记者专访时表示,天宫二号空间实验室将于2016年发射。天宫二号是在天宫一号目标飞行器备份的基础上,根据天宫二号的任务需要改装研制而成。周建平介绍说,天宫二号的发射准备工作进展顺利,它将用于验证空间站的技术,也将接受航天员的访问。他表示:"天宫二号入轨并完成在轨测试后,将与之后发射的神舟十一号飞船完成交会对接。航天员在天宫二号上生活的时间将比在神舟九号、神舟十号生活的时间更长。"     

天宫一号技术状态管理方法及工程实践

介绍了天宫一号地面研制和在轨飞行的技术状态管理方法,结合天宫一号工程实践,对该方法的应用进行了分析。结果表明,天宫一号研制过程中的技术状态管理方法适应工程实践的需要,在轨技术状态管理方法确保了飞行任务的成功。在天宫一号技术状态控制信息化及技术状态审核表格化管理的成果基础上,提出了后续载人航天器技术状态管理微观化和项目关联自动化的建议。     

天宫飞行器低轨控空气动力特性一体化建模与计算研究

对非规则板舱组合体天宫飞行器300~200 km低轨道飞行过程空气动力特性一体化计算建模,提出考虑复杂构型物面遮盖效应面元解析法与经修正的Boettcher/Legge非对称桥函数,发展基于三角形面元逼近复杂外形通用处理方法,建立适于天宫飞行器复杂物形处理与面元气动力系数计算规则;将DSMC方法与求解Boltzmann模型方程气体运动论统一算法应用于天宫飞行器简化外形,进行气动力当地化关联参数计算修正,建立针对大型复杂结构天宫飞行器低轨道飞行控制过程空气动力特性一体化快速算法与程序软件。对大尺度圆柱体外形与天宫飞行器300~200 km不同高度变轨飞行过程不同迎角与侧滑角及帆板平面与本体主轴不同夹角复杂构型气动力特性计算分析验证,表明天宫飞行器在200 km以上低轨道飞行控制过程中所受空气动力系数随飞行高度发生显著变化(8%~50%),证实长期在轨运行的大型航天器若采用统一固定的气动力系数,误差累积巨大,需要采取防护措施,低轨道飞控大气阻力仍是制约航天器定轨预报精度最关键因素。     

简讯

“神八”与“天宫”顺利对接 11月1日清晨，携带神舟八号飞船的长征二号F火箭顺利升空。两天之后，神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器实现了刚性连接，形成组合体，这标志着中国突破了载人航天三大基础性技术的最后一项——空间交会对接。     

国际重要航天器交会对接记录

2011年11月3日凌晨,"天宫一号"目标飞行器与"神舟八号"飞船首次在太空成功进行了无人交会对接试验,使中国成为世界上第3个自主掌握并成功实施航天器空间交会对接技术的国家。     

类天宫飞行器轨道衰降过程空气动力特性一体化建模并行优化设计

针对天宫一号目标飞行器无控飞行轨道衰降数值预报需要快速确定轨道积分高精度计算模型中的空气动力,在发展基于修正Boettcher/Legge非对称桥函数的天宫一号空气动力特性当地化算法基础上,对当地化算法的运算流程及对应程序代码进行了整体分析,根据原程序热点代码集中、数据独立性强及传输需求少等特点,发展了多核处理单元的并行优化方法。引入CUDA架构的GPU设备同时,开展了系统、算法以及语句三个层次的并行优化,设计了GPU内存对齐访问方案,使用数据传输函数,将算法求解部分内循环经过展开与合并,整理为整体移植入核函数的一个循环,利用GPU较强的并行计算能力提升运算效率,对函数、循环、指令等代码语句进行级别优化。使用设计的并行计算方案对类天宫飞行器空气动力特性当地化串行算法程序进行CPU+GPU移植优化,达到了近5倍的并行加速比,且使单次求解中GPU数据传输时间缩减为原来的23%,证实了并行方案和优化设计手段的高效实用性。在类天宫飞行器空气动力特性GPU并行算法程序验证基础上,使用GPU并行程序对天宫飞行器轨道衰降飞行340～120 km过程的气动特性进行了不同迎角、侧滑角等飞行姿态计算分析,提供了大量可供轨道飞行力学数值预报的空气动力计算数据。     

天宫二号对地观测应用研究进展

天宫二号空间实验室在轨运行两年多的时间内,对地表、海洋和临近空间大气进行探测,获取了大批高质量遥感数据。针对天宫二号遥感数据的应用研究进展,总结了天宫二号3个对地观测载荷的主要应用技术指标,分析了所获取的多载荷遥感数据在国土资源、海洋及海岸带应用、湖泊监测、农业应用、生态环境和大气环境探测等多个领域的应用研究成果;对天宫二号遥感数据进一步扩大应用研究范围、数据定量化应用、多源遥感数据融合应用与智能化分析等进行了展望。     

交会对接平移靠拢段手控策略设计

以载人飞船与目标飞行器进行交会对接为背景,探讨了平移靠拢段的手动控制策略。载人飞船作为追踪飞行器,姿态控制采用自动控制的方式,而平移控制则以控制效能指标为依据,结合飞船轨道运动特性,采用手动控制的方式操纵飞船与目标飞行器对接,以此给出了轨道面内和垂直于轨道面方向的控制策略。仿真结果表明,使用平移手动控制策略,对接精度高、时间短、燃料消耗量少,可完成交会对接任务。     

三种大容量长寿命低轨道用氢镍蓄电池研究

通过长寿命正极等关键技术的攻关,研制出一个大容量浅充浅放型氢镍蓄电池(Ni-H2)系列,包括2QNY1G60氢镍蓄电池、QNY1G100氢镍蓄电池、QNY1G150氢镍蓄电池3个产品。经鉴定测试,该系列电池比能量超过57Wh/kg、预计循环寿命可达到40000次(DOD 40%),适于空间站等长寿命低地球轨道条件下应用。     

载人航天空间天文领域发展综述

在分析载人航天空间天文领域优势和局限性的基础上,讨论并综述了礼炮号空间站、天空实验室、和平号空间站、空间实验室、国际空间站、以及阿波罗月球探测等航天工程开展的空间天文项目。介绍了我国神舟二号首次空间天文探测和天宫二号伽玛暴偏振探测仪,总结分析了载人航天空间天文在轨服务的发展趋势。研究表明,载人航天飞行器非常适合开展空间天文多波段观测,我国未来应充分利用载人空间站等平台的综合优势,开展先进的大规模空间天文前沿探测。     

空间机械臂技术综述及展望

介绍了国外空间机械臂在轨技术验证与工程应用的概况,从任务类型、构型配置、末端执行器与操作方式方面分析了空间机械臂技术的发展趋势。综述了空间机械臂的任务规划、系统控制、路径规划、视觉感知、末端执行器、遥操作控制及地面试验验证7项关键技术。介绍了中国试验七号与天宫二号空间机械臂在轨验证情况,重点介绍了正在研制的中国空间站机械臂基本方案。最后,总结了目前空间机械臂技术存在的问题,并对中国未来空间机械臂技术发展提出了建议。     

《飞行器测控学报》征稿简则

<正>《飞行器测控学报》是北京跟踪与通信技术研究所主管并主办的学术性刊物,是中国宇航学会飞行器测控专业委员会会刊。本刊主要报道国内外飞行器测控通信领域的研究、发展及动向,为相关领域的科研技术人员提供一个发表学术见解、总结经验教训、推广新技术、学习新知识的园地。本刊为双月刊,大16开,国内外公开发行。1征稿范围本刊设有以下栏目:专家沦坛(由领域知名专家撰写的对行业发展、技术创新有引领作用的文章);跟踪测量(测控系统理论研究,测控系统工程,空间信息中继传输,光学测量,无线电测量,遥测,大气传播特性研究,信号处理等);运控管理(任务规划,任务操作,飞行控制,在轨管理,在轨故障诊断、修复、维护,遥操作等);弹道、轨道与导航(弹     

介绍一种新颖的小型充电机

充电机一般都是把市电经变压、整流后对蓄电池进行充电。其基本电路如图1所示。由于用电情况不同,市电电压变化很大,在电压低的情况下充电电流很小,使蓄电池充电不足。在电压高的情况下充电电流很大,容易损坏蓄电池,影响其使用寿命。为克服市电变化的影响,防止电流过大的危害,一般在充电回路内串一定的电阻,其理由是:蓄电池在充电时其内阻很大。我们对6伏特M14、M12安时的蓄电池内阻进行过测量,其充电内阻在0.3～0.8欧姆之间。这样小的内阻在外电压升高的情况下其充电电流剧增。以升高一伏特为例,根据欧姆定律,电     

临近空间低动态飞行器控制研究综述

针对临近空间低动态飞行器出现的新的控制问题,分析和总结了临近空间低动态飞行器控制进展状况和发展趋势。首先,基于飞艇和浮空器等临近空间低动态飞行器的特点,归纳总结了其飞行控制问题。在此基础上,结合这类飞行器的当前发展状况,从飞行器控制角度出发,着重介绍总结了临近空间低动态飞行器在控制系统执行机构配置、数学模型、姿态控制、定点控制、速度控制、航迹优化、轨迹跟踪控制、升空和返回控制、压力控制,以及应用的多种控制策略的研究进展。最后,在已有的控制问题研究发展的基础上,提出了临近空间低动态飞行器在控制研究领域所要解决和关注的若干问题。     

类天宫航天器迎风面积建模及变化特性分析

针对类天宫航天器复杂结构外形迎风面积的精确计算问题,提出了一种在轨飞行期间迎风面积的计算模型。该模型考虑航天器姿态变化和帆板转动因素,在航天器本体系下建立经纬度网格,将三维的投影方向矢量转化为二维的经度、纬度;基于图形学几何投影方法,对投影经度、投影纬度、帆板转角模型参数按照一定颗粒度离线穷举,计算各种参数状态的迎风面积,离线建立航天器迎风面积模型;轨道计算过程中,根据航天器在轨飞行模式确定该时刻的姿态和帆板转动角度,通过迎风面积模型插值获得迎风面积。应用该方法计算天宫一号长期在轨飞行阶段的迎风面积,对不同时间尺度的变化规律进行了分析,验证了方法的有效性。     

永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器的研究

提出了一种新型永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器集成系统。该集成系统将永磁驱动的电机绕组和DC/AC逆变器重构成车载充电机实现电动汽车驱动-充电的集成,具有空间利用率高、充电快速和可靠性高等特点。分析了集成系统的结构和工作原理,推导了充电系统的三相DC/DC变换器数学模型。在此基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了驱动-充电集成系统仿真模型,对同步脉宽调制(PWM)控制和交错PWM控制策略进行仿真研究,分析对比了交流侧电压电流、直流侧电机绕组电感电流和直流侧电压波形。仿真结果表明,与交错PWM控制策略相比,同步PWM控制策略下该新型结构充电系统具有更好的运行性能。     

空间站舱内飞行器总体设计及试验方案研究

针对我国对能在空间站内部运动、完成飞行试验与在轨服务任务的舱内飞行器的研制需求,设计了一种舱内飞行器总体方案,提出了关键指标要求及子系统层级的舱内飞行器实现方案。在此基础上,对飞行器各系统包括结构、电源、综合电子、通信、GNC等进行了设计与校核。最后,对舱内飞行器的在轨算法试验和地面测试仿真方案进行了分析与设计。方案可行性通过舱内自主交会数值仿真得到了验证。     

为实现中华民族伟大复兴的中国梦谱写载人航天新篇章

2013年6月11日至26日,我国成功组织实施天宫一号与神舟十号载人飞行任务,圆满实现了“准确进入轨道,精准操控对接,稳定组合运行,健康在轨驻留,安全顺利返回”的任务目标,标志着我国载人航天工程第二步战略目标取得了重大阶段性胜利. 航天梦是中国梦的重要组成部分.我国载人航天工程的历史发展和成功业绩,是沿着中国特色社会主义道路正确前进的又一光辉印证.党中央、国务院和中央军委始终高度重视、十分关心载人航天工程,对工程建设给予了亲切关怀、倾注了大量心血.     

红外成像导引头跟踪丢失状态下的控制策略研究

针对红外成像导引头跟踪丢失后无导引信号输出的情况,提出了一种飞行控制策略:即在导引头稳定跟踪过程中通过目标被动定位算法实时估算其相对位置信息,当导引头跟踪丢失后,根据估算得到的相对位置信息和惯导输出的飞行器实时位置、速度信息解算理论导引信号,以及该信号生成控制指令控制飞行器朝目标飞行。对导引头跟踪丢失后的控制效果进行了数学仿真验证。结果表明,目标被动定位结果收敛,跟踪丢失情况下飞行器飞行控制稳定,命中精度较高,具有一定的工程应用价值。