作为定位器的自由陀螺仪

定位器是指能够自主地确定观测运动的坐标经度值λ和纬度值ψ的装置。 安装在水平台上的自由陀螺仪可以用来做定位器。这一想法的根据如下:自由陀螺仪的轴在空间能保持不变的方向,因此可以代表星座的方向。为了测定经度值和纬度值的变化量,单凭这一点就已经够了。除此以外,下面我们还将看到,自由陀螺仪还能在不测定经度值和纬度值的情况下直接对运动物进行导航。     

半球型动压气浮轴承陀螺仪的静态误差模型

为研究三自由度比力作用下半球型动压气浮轴承气膜变形对平台惯导中三浮陀螺仪输出的影响,提出了一种通过求解Reynolds方程来计算陀螺仪静态误差的数学模型。首先,在考虑气体稀薄效应条件下,针对三浮陀螺仪中的半球型动压气浮轴承给出对应的Reynolds润滑方程;然后,用有限差分法求解气膜压力场,并利用得到的载荷与转子位移计算陀螺仪静态误差;最终,通过回归分析,得到半球型动压气浮轴承陀螺仪的静态误差模型。为简化回归分析的过程,引入干扰力矩与比力的周向夹角和径向干扰力矩作为中间参数,将三元回归分析问题转化为二元回归分析问题。计算结果表明:径向干扰力矩随着轴向比力的增大而增大,随着径向比力的增大呈现先增大后减小的趋势;干扰力矩在周向上超前比力1.35~1.55 rad。本文静态误差模型可预测300 m/s2以内任意方向比力作用下由转子位移所引起的陀螺仪静态误差。      

谐振陀螺及半球壳谐振子陀螺仪

阐述了一种无需高速转子和轴承支承的陀螺仪——谐振陀螺的发展过程。文中特别对近年来在战略武器研制中广受注意的新型半球壳谐振子陀螺仪(HRG)作了评价性的论述,并作为展开后续研究的开端。     

质心位置对超空泡射弹尾拍运动影响分析

基于均质平衡流理论,通过求解混合介质的RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations)方程、SST(Shear Stress Transport)湍流方程和不同介质之间的质量输运方程,结合刚体运动方程和网格变形方法,研究了不同质心位置的超空泡射弹尾拍运动特性以及尾拍运动下超空泡形态特性,对比分析了不同质心位置的超空泡射弹尾拍运动的刚体运动和尾拍力的变化特征.结果表明,射弹尾拍运动对空泡形态的对称性有较大影响,发生碰撞处的空泡壁面朝着弹体转动的方向发展;射弹尾拍运动的转动角度、角速度、角加速度以及尾拍阻力和尾拍升力等都表现出周期性变化规律,且随着质心与射弹头部距离的增加,转动惯量增大,变化周期也增大.     

小卫星动平衡研究--质心不对中对姿态的影响

首先定性分析质心不对中对星体动力学特性的影响，然后由拉格朗日第二类方程导出引力场下星体运动方程的矩阵表达式，最后以50kg级长方体3轴稳定小卫星为例，分析不同初角速度和不同时间历程情况下质心不对中对星体运动姿态的影响，并分析其对星体运动稳定性的影响．本文研究为同类品种小卫星的构型设计、姿态控制系统设计以及制定卫星动平衡精度提供依据。     

物—伞系统运动稳定性初探

弹道－升力式再入飞行器常采用旋成体外形，但其质心偏离对称轴（纵轴）设置。这种飞行器在着陆前要采用降落伞作为主减速手段。研究质心偏离对称轴的旋成体与降落伞组成的系统的运动稳定性是一项有工程实践意义的课题。作为一种初步探索，在把降落伞视作刚体的条件下，按该系统平面运动方程考察其在平衡状态附近的稳定性，给出了运动稳定性判据。     

论绳系卫星系统的运动中心

讨论了稳定状态下绳系系统运动中心及相关的力学与应用问题。绳系系统运动中心与系统质心不重合。确定了运动中心在系绳上的位置,并从运动中心概念出发,导出系绳拉力的表示式,阐述了系绳拉力偏差对摆动频率计算的影响。     

视觉导航中陀螺仪辅助特征点匹配算法

为了解决视觉导航中无摄像平台条件下特征点匹配不准确的问题,提出了一种利用导航系统中陀螺仪输出辅助进行特征点匹配的方法.构建了陀螺仪角速度输出与特征点坐标变化之间的关系,分别采用相关系数匹配和双向匹配进行特征点匹配和匹配检验,通过插值计算得到亚像素精度的匹配结果;分析了该方法的各种误差来源,并对陀螺仪输出误差和摄像机焦距误差的影响大小进行了分析.实验表明:相对于SIFT(Scale Invariant Feature Transform)方法,此处提出的匹配方法准确性有了较大提高,并且在原系统基础上不需要增加额外设备,具有较好的实用性.     

带多个充液储箱航天器的耦合动力学建模方法

研究了充液航天器储箱内液体晃动与全星姿态运动的耦合动力学建模方法．分别基于单摆等效力学模型和质心面等效力学模型建立了全星姿态耦合动力学方程,并分别针对2个储箱串联布局、3个储箱并联布局的充液航天器在不同工况下的液体晃动问题进行了数值仿真研究;同时比较分析了两种储箱布局方案下液体晃动对航天器姿态运动的影响,为工程应用提供参考．     

1984年2月18日耀斑后环速度场的分析

本文研究了耀斑后环内物质在太阳重力、磁压力梯度和气体压力梯度联合作用下的下落运动,并在非等温状态及定常假定下计算了环内物质分布。计算结果表明:在环的中上部,下落运动可当作太阳重力作用下的自由下落运动;在环的底部,环内物质密度和磁场强度对物质下落运动影响较显着。      

火卫一周期准卫星轨道及入轨分析

围绕火卫一的准卫星轨道（QSOs）因其具有良好的稳定性，是火卫一探测任务最为实用的轨道。在平面圆型限制性三体问题模型下，利用庞加莱截面和KAM环迭代方法探究了准卫星轨道的周期轨道族，并给出不同能量准卫星周期轨道的初始条件。针对火卫一周期准卫星轨道入轨，提出一种转移轨道设计方法:对准卫星周期轨道调整速度后进行反向积分，直至离开火卫一邻近区域，从而得到由火星环绕轨道向火卫一周期准卫星轨道的转移轨道，并调整转移轨道参数对燃料与时间消耗进行优化。研究结果表明，当周期准卫星轨道能量处于特定区间时，存在特定速度脉冲区间，可利用火卫一引力实现较少燃料消耗的轨道转移；在该速度脉冲区间中，通过选取较小的速度脉冲，可缩短转移时间。      

重力波波包在传播过程中的参量激发

采用数值方法模拟了重力波波包在向上传播过程中的参量激发.结果表明,通过共振相互作用,两个次级波可由噪声水平发展到相当的强度,并拥有可观的空间范围,但两者获得能量的大小不同,说明在一个共振组中,主波的能量传递具有参数选择性.主波包只将部分能量用来激发次级波,在其能量衰减的同时,波包形状也发生强烈的畸变.波包之间的能量传递具有明显的局地性.由于波包能量交换不再具有可逆性,相互作用的特征时间具有特别重要的意义,它代表绝大多数能量传递发生的时间范围.在特征时间之外,波包之间净的能量传递已相当弱.由中间层向低热层传播的重力波,衰变过程和传播过程可以同步完成.共振相互作用不仅能够使波能量在谱空间扩散,而且能使波能量在物理空间扩展.      

集成式随动装置目标引导信息动态校准方法研究

光电对抗系统在机动状态下搜索和跟踪目标时，必须用位置陀螺代替码盘来确定目标方位角。但是，由于搜索轴陀螺存在漂移和累积误差，导致跟踪转台按照引导信息调转到位后目标无法进入跟踪视场，而且陀螺的漂移和累积误差是随时间和温度非线性变化的，很难直接进行修正。为了解决这个问题，提出了一种对引导信息进行间接动态校准的方法。     

Classification of gravity effects on “free” cells

When cell physiologists detect gravity related reactions of their objects it is often difficult to decide where the receptors for the observed effects are located. Answering this question is necessary for any further analysis of a detected gravity effect on cells. In previous papers we have discussed direct and indirect gravity effects in relation to the smallest functional units where the primary receptor, which interacts with gravity, is positioned inside and outside of such a unit, respectively. So, in a first approximation we can conclude that in a multicellular aquatic organism, which changes its metabolism in weightlessness, the primary receptors of gravity are located inside the cells of that organism. A special approach is necessary when free living cells, the density of which may be higher than the one of the (liquid) medium, or even cells living on a free surface are observed. In these two cases also indirect effects have to be taken into account, which will be demonstrated with the aid of the slime mold . Additionally the environment of the organisms can be changed directly and indirectly by gravity.     

基于金星共振借力的太阳抵近探测任务轨道设计

对于太阳抵近探测任务，从地球直接发射探测器至太阳附近需要消耗巨大能量，通过多次金星借力飞行，可有效降低地球发射能量C₃及中途变轨的燃料消耗.本文研究基于金星共振借力的太阳抵近探测任务轨道优化设计，建立了连续共振借力和混合共振借力的转移轨道优化设计模型，并针对2025—2028年的发射窗口开展太阳抵近探测任务轨道优化设计.仿真结果表明，相比连续共振借力，混合共振借力可以有效缩短太阳抵近探测任务的轨道转移时间，对于地球发射能量C₃和中途变轨燃料消耗的影响未见明显的规律性，能量降低与序列中的共振比相关.      

Marangoni convection when the surface tension increases with the temperature in normal and low gravity conditions

Thermocapillary convection has been studied in n-heptanol aqueous solutions whose surface tension is increasing with the temperature.

The fluid was confined in a parallelipipedic enclosure and a thermal gradient was imposed parallel to the free liquid/gas interface. The motions induced by the thermocapillary forces have been studied under low gravity conditions during Texus sounding rocket experiments and during the Spacelab D1 mission.

The combined thermocapillary and buoyancy convection have been extensively studied during ground based experiments.

The influence of the aspect ratio and of the alcohol concentration were investigated. Detailed velocity field was determined at the steady state under normal gravity conditions by Laser Doppler Anemometry (LDA).

The aspect ratio was of 0.3 and the temperatures imposed to the lateral sides of the cell were respectively 45°C and 60°C. With these experimental conditions, two superposed contrarotative cells were observed with rapid motions in the surface from the cold to the hot side. This convective pattern was also observed during the normal and high gravity periods of parabolic flights but during the low gravity period of the parabola the motions stopped everywhere in the fluid even in the surface and reappeared immediatly at the pull out of the parabola.     

Impact of covariance information of kinematic positions on orbit reconstruction and gravity field recovery

Gravity missions are equipped with onboard Global Positioning System (GPS) receivers for precise orbit determination (POD) and for the extraction of the long wavelength part of the Earth’s gravity field. As positions of low Earth orbiters (LEOs) may be determined from GPS measurements at each observation epoch by geometric means only, it is attractive to derive such kinematic positions in a first step and to use them in a second step as pseudo-observations for gravity field determination. The drawback of not directly using the original GPS measurements is, however, that kinematic positions are correlated due to the ambiguities in the GPS carrier phase observations, which in principle requires covariance information be taken into account. We use GRACE data to show that dynamic or reduced-dynamic orbit parameters are not optimally reconstructed from kinematic positions when only taking epoch-wise covariance information into account, but that essentially the same orbit quality can be achieved as when directly using the GPS measurements, if correlations in time are taken into account over sufficiently long intervals. For orbit reconstruction covariances have to be considered up to one revolution period to avoid ambiguity-induced variations of kinematic positions being erroneously interpreted as orbital variations. For gravity field recovery the advantage is, however, not very pronounced.     

模拟三维重力波传播过程的并行数值模式

从三维大气运动的基本控制方程出发, 基于MPI消息传递接口和区域分解的思想, 建立了模拟三维可压缩大气中重力波传播过程的并行数值模式. 在对垂直方向进行区域分解的基础上, 针对跳点网格的特点, 以垂直速度主格点线为子区域的下边界, 状态变量主格点线为子区域的上边界进行区域分解. 利用MPI消息传递接口来传递计算各子区域中变量时所要用到的相邻子区域上相应变量, 从而顺利地完成对整个计算域的并行计算. 根据线性重力波理论, 通过模拟小振幅重力波的传播过程对所建模式进行了验证. 结果表明, 模式可以很好地模拟小振幅重力波在三维空间中的传播过程, 模拟的重力波振幅随着传播高度的增加以指数形式增长, 对能量传播路径以及有效扰动位能和扰动动能的模拟结果均与理论预测的结果吻合很好. 另外, 随着进程个数的增加, 完成相同的计算量所用的计算时间也显著减少. 这表明本文建立的并行数值模式不但能够很好的模拟重力波的传播过程, 而且能够有效地节约计算时间.      

利用并联氙气瓶温差补偿航天器质心偏移的可行性研究

在以往航天器研制中,一般通过增加配重的方式对航天器质心偏移进行补偿.这种质心补偿方式占用了运载火箭承载能力资源,降低了航天器的有效承载能力.针对常规质心补偿方式的弱点,利用电推进航天器上氙气高密度填充的特点,提出了一种通过氙气瓶温度控制对航天器质心偏移进行补偿的方法,减少了航天器配重的使用需求.氙气瓶温差对航天器质心偏...     

俯仰阻尼导数分量的CFD数值模拟

提出一种直接求解直接阻尼导数的方法,该方法不仅适用于轴对称外形,也适用于非轴对称外形.数值模拟飞行器的非定常强迫沉浮运动和强迫角振动,并在Etkin的非定常气动力模型基础上,辨识得到飞行器的洗流时差导数和俯仰阻尼导数,研究飞行器俯仰通道各阻尼导数的数值计算方法.对弹道外形和基本带翼导弹标模外形及Hyflex升力体外形进行研究分析表明,将阻尼导数分量相加得到的俯仰阻尼导数与直接求解强迫角振动得到的俯仰阻尼导数与试验结果吻合很好,各阻尼导数分量随质心位置的变化趋势也与理论预测相符.对于带翼飞行器,超声速条件下,洗流时差导数在俯仰阻尼导数中占主导作用.