KM4液氮系统的自动化技术改造

要介绍KM4空间环境模拟器液氮系统在自动化控制方面的研制及其在设计过程中解决的关键技术问题,并对系统中相关的主要设备作了论述。     

大型空间环模设备液氮系统冷箱设计

液氮系统是大型空间环境模拟设备中的主要分系统之一,液氮流程采用了单相密闭循环、文丘利管、液氮泵增压及阀门冷箱的结构方案。文章重点介绍了阀门冷箱的设计,这是近年来国外大型空间模拟器液氮流程发展的新趋势。     

过冷器动态特性仿真研究

过冷器是空间环境模拟器液氮系统的重要设备,单相密闭循环液氮系统的热负荷全部被过冷器接受。分析过冷器的动态特性对过冷器的设计、调试和使用均有重要意义。本文在确定 KM6过冷器动态特性的基础上,得到了一些有益的结论。     

航天器真空热试验用加热板的数值仿真

文章针对加热板在航天器热试验中的传热特点,利用Thermal Desktop软件建立了加热板和空间模拟器热沉的热数学模型,分析了电热丝数量、加热板材料和液氮管路布置方式对加热板升、降温时间和温度分布的影响;建立了模拟星、加热板和热沉的热模型,分析了加热板和星表间距对模拟星表面温度的影响。根据分析研究结果,提出了加热板设计及其在航天器热试验中的应用方法建议。     

KM6液氮系统可靠性分析

随着 KM6大型空间模拟器的建成和投入使用,其液氮系统的可靠性分析已十分必要。本文在分析 KM3、KM4液氮系统曾出现的故障的基础上,得到了 KM6液氮系统的故障树,并对系统的可靠性进行分析,得到了提高系统可靠性的方法。     

大型空间环境模拟器热沉气氮调温系统设计与实现

文章结合某型号航天器对调温热沉试验需求,对国内外气氮调温系统进行分析调研,对某空间环境模拟器进行了气氮调温系统流程设计,对影响系统的关键参数如气氮流量、液氮体积流量及有关供气供热管径等进行分析研究和设计实施,并进行了系统调试。调试结果表明,热沉温度均匀性达到±5℃,升/降温速率均达到或超过1℃/min,满足相应的型号试验要求。     

真空容器大门法兰结构设计及优化

真空容器大门法兰是空间环境模拟器容器系统实现真空密封的关键件。根据功能要求和结构特点,文章分析了真空容器大门法兰的应力状态和强度设计方法。在此基础上,建立了大门法兰优化设计模型,应用有限元法对不同结构模型进行分析和评估,确定了大门法兰的改进设计方案。工程实践表明,通过对大门法兰进行优化设计,提高了结构设计质量,使大型空间环境模拟器容器更为合理、可靠和经济。     

空间环境模拟器的FMEA分析方法

故障模式和影响分析(FMEA)是应用在系统可靠性工程领域的一项成熟技术。文章介绍了FMEA的概念、原理和步骤,并将FMEA应用到空间环境模拟设备中。首先,对空间环境模拟器可靠性分析的必要性进行阐述;接着,以国军标GJB/Z1391-2006为依据,结合空间环境模拟器的特点,阐述空间环境模拟器FMEA工作开展的一般过程。文章以某空间环境模拟器氮系统为例具体进行了FMEA分析,结果表明,将FMEA应用于空间环境模拟器可有效地提高设备运行的可靠性。     

低温泵重力式自循环供液系统理论设计方法及计算软件开发

文章分析了空间环境模拟器的低温泵重力式自循环供液系统的工作原理,明确了系统管道中流体的流动状态。对液氮重力式自循环系统设计方法进行研究,给出其理论计算公式和系统设计流程。同时,基于C++软件平台,根据系统理论设计方法开发出一套系统设计计算软件,为低温泵重力式自循环供液系统的设计提供了理论基础和参考依据。     

对接机构综合试验台运动模拟器建模分析

空间对接机构六自由度综合试验台，是对接机构研制所必须的地面试验设备之一，用于对接机构空间对接过程的仿真试验，全面考核对接机构的捕获与缓冲校正能力。利用虚功原理建立了对接机构综合试验台运动模拟器的多体动力学模型，该模型全面地表征了六自由度运动模拟器的动力学特性，且具有简单、通用的形式，对六自由度运动平台的液压驱动系统进行了建模，从而建立六自由度运动模拟器系统模型。在建立该模型的基础上，使用Simulink对运动模拟器的位置跟踪特性进行了仿真分析，结果表明所设计的控制系统满足工程试验的需求。     

大型真空容器结构设计中的有限元分析与应用

真空容器是大型空间环境模拟器的主体结构系统。文章在分析了真空容器系统结构及其设计方法的基础上,以某大型空间环境模拟器真空容器系统设计为例,探讨了有限元法在真空容器设计中的应用。工程实践表明,利用有限元法对大型空间环境模拟器容器系统进行分析设计,可以解决复杂载荷下的结构应力计算,优化真空容器的局部结构,提高容器系统可靠性和经济合理性。     

真空条件下冷板传热分析

当两个或多个试件在同一空间环境模拟器内进行热真空试验时,减少互相之间热影响的有效措施就是用液氮冷板将两个试件隔开。文章根据节点网络法的原理建立了冷板热模型,利用Thermal Desktop热分析软件进行了数值分析计算,得出了冷板管路的流量分布及管路内流体的温度分布,并对不同的翅片结构在相同工况下的温度分布进行了分析。通过冷板结构对热流分布影响的分析结果为今后冷板的设计和利用提供了依据。     

中低轨道地磁动态模拟器

文章介绍了1台能为中低轨道飞行器提供动态地磁场环境的模拟器,详细论述了模拟器的系统组成、线圈结构、电源和磁强计指标参数、控制方式和调试方法,介绍了根据WMM2000地磁场模型计算出轨道上各点的磁场值,利用数值分析的方法找出输出电流与产生磁场大小的对应表达式,从而根据计算出的磁场值和输出电流,用程控电源成功实现了中低轨道地磁场的动态模拟.     

KM8不锈钢板式热沉激光焊接工艺研究

热沉是空间环境模拟器的重要组成部分之一,用于在真空热试验中产生冷黑环境。我国目前正在研制的KM8空间环境模拟器和KM7A空间环境模拟器的热沉均采用不锈钢板式结构,而不锈钢板式热沉的焊接加工工艺是亟需解决的技术问题。文章介绍了在KM8不锈钢板式热沉激光焊接工艺研究中,采用不同的工艺参数焊接了不同厚度的搭接组合板试件后,对这些试件进行了力学拉伸试验和焊缝分析与检测,并根据检测结果确定了不同厚度板材组合的最佳搭接焊接工艺参数。这些工艺参数在后续的生产实践得到了有效验证。     

空间环境模拟器氦系统的有效能分析与优化

为解决大型空间环境模拟器氦系统设计优化的问题,本文概述了有效能及有效能分析法,并以某空间环境模拟器氦系统的设计为例,以有效能效率作为系统优化的目标函数,获得了系统达到最大制冷效率时的优化条件,同时揭露出系统中各单元的有效能损失,找出损失较大的薄弱环节,作为改进的目标。     

一种基于误差四元数的飞行器姿态跟踪系统的滑模控制器

对于参数不确定和外部扰动的空间飞行器姿态跟踪系统，本文提出了采用滑模控制的方法。利用误差四元数建立数学模型，选择了一类线性滑动流形，并且基于李雅普诺夫函数推导出滑模控制律。理论分析及仿真结果表明，本文所求控制律对空间飞行器跟踪系统具有全局稳定性和鲁棒性。     

电动直线舵机方波加载系统研究

研究对象为以永磁直流电机为作动单元的电动负载模拟器,研究目的在于寻找一 种控制算法能够使该系统能够尽可能真实地模拟某型电动直线舵机在实际工作过程中所受到 的力。首先建立了电动加载系统的数学模型,然后在Matlab环境下分析了系统的动态特 性,并且根据系统的实际工作条件进行了仿真,作为实际控制系统算法的设计根据,最后提 出了PID控制加指令前馈的控制方案,并且在VC+〖KG-*2〗+编程环境下完成加载系统实际控 制软件的 编写。通过对直线舵机实物测试,完全达到了系统的控制性能指标要求,说明该控制算法能 够有效地应用于电动直线舵机方波加载系统中,具有较高的工程实践价值。     

位置同步补偿克服负载模拟器干扰力矩及提高系统频宽的理论与实验研究

本文介绍一种通过位置同步补偿克服飞行器负载模拟器的干扰力矩及提高系统频宽的新方法。建立了位置同步补偿电液负载模拟器的数学模型，并进行了实验分析     

空间环境下的三维运动模拟器设计与应用研究

文章通过对空间环境下三维运动实现方法的分析研究,引出三维运动模拟器的设计概念,三维运动模拟器是实现空间环境下三维运动功能的装置,其运动功能包含自旋、俯仰和偏航以及三维合成运动。文章对三维运动模拟器主体结构以及驱动系统等的技术指标、功能、选型计算、系统组成和特点进行了介绍,对研制过程中的重要技术问题进行了分析。     

KM6水平舱环境控制系统

为满足中国载人航天的需求,研制了可进行人-船-服联合试验的大型空间环境模拟设备——KM6水平舱。文章介绍了该模拟设备的环境控制系统。它有两大功能:一是为舱内参试人员提供气体和应急救生用气;二是控制试验环境,包括对各种环境参数的控制,如控制舱内温度、湿度、压力、局部氧气压力,清除舱内气态污染物。在对水平舱减压时,不仅要注意每一项参数的控制稳定性,还要注意对所有参数的整体控制,因为这些参数是互相关联的。为了研究这些参数之间的关系,对该舱建立了数学模型,得出了不同边界条件下的最优控制方案。