航天器在上升段的空间辐射外热流计算

本文提出了航天器在上升段的空间辐射外热流计算公式及航天器在该段是否进入地球阴影区域的判定准则。本公式与航天器在轨道段的空间辐射外热流公式,为航天器的热设计及地面热真空试验提供了基本依据。     

舱外航天服空间热流分析计算

进行了舱外航天服的被动热防护性设计,了解其空间辐射换热及空间热流.分析了舱外航天服空间热交换的特点及其真空屏蔽绝热层的隔热性能,确定了航天服、地球、飞船及太阳照射方向的4种典型相对位置关系,对各相对位置下航天服的空间辐射外热流进行了分析,并建立了空间热流的计算方法,对航天服表面最大得热与漏热进行了求解.最终计算结果表明:航天服被动热防护性能对空间热流的影响很大.进行被动热防护设计首先应提高隔热性能,并适当减小表面太阳辐射吸收率与表面黑度的比值.     

空间任意形状凸面的轨道空间外热流计算方法

采用蒙特卡罗（ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ）方法,进行了平板、半球面、抛物面的地球反照角系数和地球红外角系数计算,通过与文献数据的比较,证明了由此方法所编程序的可靠性和实用性。利用这种方法,可以计算空间任意形状凸表面的轨道空间外热流。     

反演航天器在轨瞬态外热流的导热反问题

获得航天器在轨飞行过程中的外热流数据对于研究热控涂层在轨退化规律、各种空间因素对热控产品的影响以及航天器姿轨控发动机羽流热效应都有非常重要的意义,然而直接测量热流存在很多困难,因此可以通过求解导热反问题得到满足一定精度的结果.首先,通过研究利用航天器设备在轨遥测温度值反演出航天器在轨瞬态外热流的导热反问题方法,建立了反演航天器在轨瞬态外热流的数学模型,采用共轭梯度法求解导热反问题并从物理概念角度改进了共轭梯度法的迭代过程以增加其抗不适定性;然后构造了两组能够代表目前大多数地球轨道航天器以及深空探测航天器在轨吸收外热流变化的数值试验对共轭梯度法的反演效果进行了检验.除阶跃变化位置以外反演值与真实值的最大相对偏差为2.9%,反演效果非常好;对于阶跃变化位置的吸收外热流在对反演结果进行分析处理后也能够得到较好的反演结果.      

具有周期性变化的外热流航天器瞬时温度场的预报方法

具有周期性变化的外热流的航天器瞬时温度场正对应航天器进出阴影区的情形,解决该温度场的预报方法可以得到节省人力、物力、缩短研制周期的实际效果。本文在恒定外热流恒定内热源航天器瞬时温度场理论的基础上,应用与半衰期有关的X_1,X_2……(系统的固有值)的物理概念,得到X_1,X_2……与状态无关的结论;并由抛物线型方程的性质——后一时刻状态不影响前一时刻的状态,引入了准极限状态的概念,得以在对应时间间隔内使用恒定外热流的理论结果;以及由大量试验总结出的瞬时温度曲线在相对坐标中的相似性,引入了型参数的概念,从而给出了具有周期性变化的外热流的航天器瞬时温度场的预报方法。文中不仅给出了使用一个周期试验数据的预报方法,而且针对若第一个周期偏离极限状态较远的情形,给出了使用头两个周期试验数据的预报方法。试验证明该方法是行之有效的。     

红外加热笼模拟航天器瞬变外热流的方法研究

以某型号航天器热平衡试验为工程应用背景,采用理论分析、仿真研究和实验研究相结合的方法,建立了红外加热笼和热流计的动态数学模型;在此基础上,讨论了利用红外加热笼作为热流模拟航天器在轨飞行时表面到达热流密度瞬态变化的方法和技术。     

卫星空间外热流轨道参数ψo,Ωo和ωo计算

文章给出了卫星热分析空间外热流计算中所需要的轨道参数太阳黄经，升交点赤经和近地点幅角的初值ψｏ，Ωｏ和ωｏ的计算公式。其精确度满足卫星热分析要求。     

红外加热棒式空间外热流模拟器的数值研究

采用蒙特卡罗法跟踪能束的发射和吸收,提出了一种避免挡板表面能量方程计算的等效反射模型,模拟了红外加热棒式空间外热流模拟器模拟面上的能量分布及其他参数,比较了加热棒为直棒和曲棒时模拟面的热流模拟结果。研究表明,挡板内外表面置换后表面发射率的不同并没有导致模拟面上能量分布的明显变化;增加加热棒根数并不能一直明显地使模拟面的能量分布更趋于均匀;经形状优化后曲棒模拟的热流分布比直棒更均匀。     

蒙特卡洛方法计算空间辐射制冷器的辐射交换系数

介绍了用蒙特卡洛方法数值模拟由漫发射面和镜反射面组成的封闭腔中的辐射换热的一般过程;并用蒙特卡洛方法求解了具有较复杂几何关系及表面特性的空间辐射制冷器二级冷块对锥口的辐射交换系数和一级冷块对屏口的辐射交换系数;给出了程序框图;对计算结果进行了分析。     

镜反射凹面及相互可视表面的轨道外热流计算

通过对空间表面所受外热流以及镜反射表面所具有的特性的分析，提出了采用蒙特卡罗法计算镜反射凹面及镜反射相互可视表面的轨道热流的方法，并对半球凹面和两相互垂直可视平板的轨道热流进行了计算。     

卫星空间外热流轨道参数ψ_0,Ω_0和ω_0计算

文章给出了卫星热分析空间外热流计算中所需要的轨道参数太阳黄经、升交点赤经和近地点幅角的初值φ_0、Ω_0、ω_0 的计算公式。其精确度满足卫星热分析要求。     

机动发射条件下空间飞行器上升段弹道设计

为提高空间飞行器机动发射能力,在飞行中段轨迹确定情况下,以入轨点位置、高度、速度、速度方位角、弹道倾角等作为终端约束,设计上升段弹道,实现以基准发射点为中心,一定范围内任意发射点上升段与飞行中段高精度交班。考虑到上升段终端入轨点约束条件多、精度要求高,且上升段弹道具有非线性、强耦合的特点,研究设计了二级、三级能量管理模型和变射面横向机动模型,并采用加入混合扰动算子的梯度粒子群算法对上升段弹道进行求解。仿真结果表明:优化设计的变射面横向机动弹道能够实现与飞行中段的高精度交班,上升段终端入轨点位置、高度、速度、速度方位角和弹道倾角平均偏差分别为27.506 2 m、2.125 4 m、1.652 2 m/s、0.072 8°和0.029 0°。      

航天器异常与空间环境

本文研究考查了靠近或在地球同步轨道上的ＳＣＡＴＨＡ、ＴＤＲＳ－１卫星以及ＧＰＳ、ＧＯＥＳ卫星组等的各自１０年左右运行时间中,空间环境所导致航天器异常的发生率的年分布特征,月分布特征,地方时分布特征以及不同类型的发生率分布特征。结果表明,由于不同空间环境因素对航天器作用不同,引起异常类型不一样,因此,太阳长周期和短月,地方时周期活动对航天器异常发生率影响无简单的统一规律特征;长周期中的单粒子事件是由     

载人航天器舱内辐射剂量及其预估

本文依据国内外95例空间飞行氟化锂热释光剂量计测量的舱内宇宙辐射剂量及轨道参数,建立了近地轨道载人航天器舱内剂量预先评估的数学模型。模型表明,影响舱内剂量水平的主要因素是轨道高度,呈二次曲线形式;其次是太阳活动因素。轨道倾角对舱内剂量的影响并不显著。依据模型作出了辐射安全飞行的时限曲线并就辐射的安全防护问题进行了分析讨论。     

航天器空间自主交会故障诊断

研究了空间自主交会中最终逼近段轨道控制的故障诊断问题.采用C-W方程描述圆轨道上的目标航天器与追踪航天器的相对运动关系,首先针对C-W方程设计了基于开环模型的未知输入鲁棒故障观测器,然后针对空间自主交会的闭环控制问题,设计了基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞控制器.在有干扰条件下,进行鲁棒控制和PD控制两种控制器的自主交会对比仿真,仿真结果表明设计的控制器可以完成自主交会任务,但故障诊断器在不同的控制器下诊断的效果并不一样,最后进行了总结并探讨了这一阶段新的研究方向.     

国外航天器空间环境模拟试验的现状

当前国外空间活动的主要方向是利用太空中的特殊环境条件为人类服务,空间环境模拟试验工作将有新的发展。一、加强模拟理论和试验方法的研究(1)环境效应的数值模拟技术。以数学分析为基础、电子计算机的数值运算为内容的数值模拟技术用来达到:(a)明确各项环境效应问题的关键和试验评价的重点,减少试验次数与时间。(b)为其他试验方     

OpenGL在红外辐射计算中的应用

提出一种将OpenGL应用在目标红外辐射特性计算中,从而实现目标红外辐射特性可视化计算的方法.由于OpenGL可用于构造三维模型,进行三维图形交互软件的开发;因而将其引入红外辐射特性计算中可解决复杂目标计算问题,而且图形硬件的消隐能力避免了遮挡计算并使计算以所见即所得的方式实现可视化.针对目标红外辐射特性中的自身辐射和目标对太阳光的反射部分,分别运用光照模型中发射光和漫反射的特性,以像素的颜色获取温度参数和法矢从而实现可视化计算.用一个简单标准体模型进行验证,计算结果表明了该方法的有效性和可行性.     

卫星在轨太阳辐射热流的简化计算方法

针对卫星在轨太阳辐射热流计算过程中计算参数多,计算过程复杂的问题,提出了一种简化的计算方法。该方法在分析卫星、地球和太阳三者之间空间几何关系的基础上,建立了新的计算坐标系,在计算坐标系中对卫星、地球和太阳的位置进行了重新规定,并在此坐标系中推导了卫星太阳辐射热流的计算公式。运用此方法对卫星太阳辐射热流进行分析求解时,轨道参数之间的空间角度关系更为简单,仅需对7个主要参数进行计算,与传统方法相比较计算量减少了约2/3。     

航天器碰撞概率计算方法研究进展

针对碰撞检测与预报问题,对航天器碰撞概率计算方法的研究现状进行了总结分析。归纳了航天器线性及非线性相对运动条件下典型碰撞概率计算方法的特点及适用性;为满足某些特殊任务的碰撞预警实时性要求,讨论了瞬时碰撞概率及最大瞬时碰撞概率计算方法。通过对研究现状的分析,提出了现阶段碰撞概率计算方法中存在的问题及未来发展方向,可为未来轨迹安全问题的研究和技术发展提供参考     

低地球轨道带电粒子辐射环境对航天器的影响

简述了低地球轨道（ＬＥＯ）空间环境中对航天器正常工作有重要影响的环境因素之一──带电粒子辐射环境;并着重介绍了该环境因素作用在航天器上可能产生的不利影响。