“天问一号”火星探测器UHF频段中继通信系统设计

“天问一号”火星探测器超高频（Ultra high frequency, UHF）频段中继通信系统作为中国首次火星探测任务实现的重要组成部分,负责为着陆巡视器与环绕器之间在火星进入、下降、着陆阶段（Entry, descent and landing, EDL）与火面巡视阶段提供高效可靠的通信服务。本文对中国火星探测器UHF频段中继通信方案进行了介绍,给出中继通信系统的组成、技术指标及链路设计方法,并对在轨飞行试验数据进行了分析。结果表明,全新研制的“天问一号”探测器UHF频段中继通信系统圆满完成了任务目标,其设计、实现和应用为后续中国深空中继通信系统研制提供了技术参考。     

火星着陆探测降落伞减速技术途径

火星有着与地球相似的自然环境,是深空探测的重要内容。降落伞减速是火星着陆探测的关键环节,但火星大气环境和地球差异很大,使火星降落伞减速着陆过程具有超声速和低动压的特点。选择较优的降落伞减速技术途径,可以降低任务资源消耗,以提高探测器进入减速着陆过程的可靠性。针对火星着陆探测中的关键环节,本文首先对美国航空航天局和欧洲太空局的火星着陆探测任务进行了介绍,然后在此基础上总结了火星降落伞设计的技术特点,最后根据中国首次火星探测的任务要求,对降落伞减速方案几个重点环节进行了研究分析。     

空间滚珠直线导轨阻力测试设备研制与试验研究

随着深空探测、在轨服务等空间技术的发展,直线传动机构在空间技术中的应用变得越来越广泛.滚珠直线导轨作为常用的直线传动机构,通常与滚珠丝杠等其他直线传动机构联合使用,用于承受直线传动过程中附加的力和力矩,从而达到简化滚珠丝杠受力情况、提高滚珠丝杠的运行平稳性和寿命的目的.直线导轨的阻力是反映其运行状态、进行在轨故障判断的...     

航天器着陆缓冲机构技术研究进展

航天器着陆缓冲机构是开展地外天体着陆探测的核心装置,其着陆性能直接关系到整个探测任务的成败。本文梳理并总结了现有航天器着陆缓冲机构的相关设计技术,重点介绍了航天器着陆缓冲方法、机构构型和地外小天体着陆/锚定机构,并对其优缺点和适用情况进行了总结分析。其次,针对各类着陆缓冲机构总结了动力学分析技术现状,对比了理论解析模型法、全机刚体仿真分析法、刚柔耦合仿真分析法、全机柔性仿真分析法和半主动控制仿真法等动力学分析方法的优劣。再次,论述了地面等效试验技术的研究进展,阐述了滑轮平衡法、斜坡模拟法和全机1/6尺寸模型法3种地面等效试验方法的主要特点。最后,结合未来深空探测需求,对航天器着陆技术存在的问题、及发展趋势进行了总结与展望。     

毫米波气象雷达发展与应用

相比于微波,毫米波的频率更高、波长更短、频率范围更宽,对于大气中云粒子等微小粒子的探测具有高时空分辨率等优势。毫米波气象雷达可以实现对大气、云、气溶胶等更精确的观测,可以提高现有气象数值预报的准确性,可以探测和预报极端性气象灾害的发生。鉴于毫米波气象雷达在大气探测领域的诸多独有优势,毫米波气象雷达的发展和应用已经成为中国未来气象探测装备发展的重要方向。本文介绍了毫米波雷达技术的发展、特点及其典型应用,探讨了毫米波气象雷达在大气探测中的应用,并总结了作者在毫米波气象雷达研究方面取得的研究成果。最后展示了毫米波气象雷达发展中存在的主要问题和关键技术。     

多腔体气囊式回收系统的着陆冲击动力学建模与分析

首先对深空探测气囊式回收系统的结构特性进行了分析,讨论了多腔体气囊系统动力学分析模型的构造思路。然后引入一维流管理论描述子气囊之间气体流动的通气孔。最后通过气囊式回收系统着陆冲击过程的仿真分析了通气孔面积对系统着陆缓冲性能的影响,验证了通气孔模型的有效性。分析结果表明,本文建立的动力学分析模型能够较为全面地反映出气囊式回收系统的着陆冲击过程,分析出回收系统的各项工作参数或环境因素对系统着陆缓冲性能的影响。     

推进剂重定位过程仿真与分析

为了拓展低温上面级滑行时间，满足深空探测任务需求以及提升运载火箭任务适应性，中国未来型号研制将采用间歇沉底的方案，其主要难点是推进剂重定位过程的研究。本文针对目前重定位仿真多为二维CFD仿真且不能准确合理地预示气泡逸出过程的问题，提出一种基于Flow-3D的三维CFD仿真方法。该方法采用卷气体积与液体体积之比（卷气率）预示气泡逸出过程，比以往采用气泡粒子数预示气泡逸出过程的方法更为合理准确。重定位及气泡逸出过程的仿真结果与半人马座落塔试验的结果具有一致性，捕捉到了重定位过程所有特征流型，且对应时刻误差不超过10%。仿真结果表明间歇沉底推进剂管理方案的可行性，并确定了某低温上面级的相关设计参数。     

过冷大水滴结冰探测技术研究进展

过冷大水滴结冰是飞机结冰防护领域出现的新问题和新挑战,大水滴结冰探测是保障飞机飞行安全的关键技术,制约飞机结冰防护系统的整体发展。论文搜集和整理了相关科技文献,从结冰机理和探测原理角度分析了结冰探测技术所面临的新挑战和机遇,通过对最新适航规范的分析,总结了大水滴结冰探测技术的新要求。按技术成熟度为主线对过冷大水滴结冰探测技术进行了详细介绍和全面总结,并首次提出探头型结冰探测器的水滴轨迹检测和溢流特性检测分类方法。     

航天器内带电效应的微弱电流监测技术

航天器的内带电效应是影响其在轨稳定运行的重要因素。内带电效应的电流监测可以直接获得一手的内带电效应监测数据,也可获得反映引起内带电效应的高能电子充电环境的状态。针对近地中高地球轨道环境,基于国外电流监测数据并考虑可能遭遇的高能电子暴环境,分析获得了内带电效应电流的测量范围10 fA～500 pA。针对未来中高轨及木星、火星等深空探测任务内带电监测需求,提出了一种微弱电流监测方案,实现了pA级微弱电流测量模块的实验室模拟标定。标定结果表明,在10 fA～500 pA范围内,输入电流与输出测量电压之间的线性度较好。     

亚毫米级弹丸光电探测技术

本文在片光遮挡式弹丸探测技术基础上发展了光电阵列探测亚毫米级弹丸技术,论述了光电阵列探测亚毫米弹丸的技术原理,详细介绍了光电阵列探测系统的探测光路和探测电路设计方案,研制了光电阵列探测系统的动态试验验证装置。在超高速碰撞靶上开展了动态验证试验,试验结果表明,采用光电阵列探测技术,大幅提高了弹丸信号的信噪比,能够可靠探测直径为0.6mm 的高速弹丸,通过分析表明该技术能可靠应用于直径为0.1mm高速弹丸的探测。