多层多腔体高压气囊设计

高压气囊在航天领域有很广泛的应用。文中介绍了一种设计高压气囊的方法,用多层面弥补材料本身的不足,以多腔体实现冗余设计。文中对如何进行多腔体的设计、如何实现多层优化,作了详细的论述。     

充气气囊减速方案的气动设计研究

减速是航天飞行器必须面对的问题。充气气囊减速方案利用柔性编织材料外加涂层方式构成气囊，利用气体发生器快速产生高压气体，集防热、减速和着陆减振功能于一体，重量轻、成本低、适用范围广、可靠性高。设计了满足减速需求的气囊外形，利用数值求解NS方程和工程计算方法进行了气动力的预测和比较分析，利用六自由度动力学模型与气动力的耦合计算，对减速效果进行了计算与分析，并对热环境、温度场、应力、热应力及变形进行了计算，还对分离不确定性进行了研究。地面引导性风洞试验和理论分析表明，充气气囊减速方案具有十分明确的减速效果和优点，可用于未来航天飞行器实现减速飞行目的的技术方案。     

临近空间伞张式飞艇气囊结构协同仿真研究

首先介绍了临近空间伞张式飞艇气囊结构的组成和工作原理,针对原有伞张式气囊伸缩机构存在的受力集中问题提出了改进设计方案,然后对改进设计的伞张式气囊伸缩机构进行了多柔体动力学仿真,得到连接盘处的位移时间函数,并对20km飞行高度的飞艇气囊结构进行有限元分析,得到气囊表面应力分布和气囊张力传递到气囊伸缩机构连接盘处的作用力,最后提出了一种多柔体动力学分析和有限元分析协同仿真方法,得到整个变形过程中气囊伸缩机构中受力最大连杆的载荷历程。通过与原有气囊伸缩机构中连杆的载荷历程进行对比,验证了改进设计方案的合理性。     

智能气囊的冲击主动控制原理实验研究

智能气囊是一种应用智能材料结构设计的智能缓冲构件。智能气囊能在缓冲过程中主动控制冲击过载，可使缓冲过程的冲击过载更为平缓，提高缓冲保护的有效性。本文首次对智能气囊的结构组成、缓冲原理进行了理论分析和实验研究，并对智能气囊的冲击主动控制原理进行了实验验证。其中驱动机构采用层叠电致伸缩驱动器设计，因电致伸缩材料具有执行力大、响应快、线性范围宽的特点。文中利用层叠电致伸缩驱动器设计了智能气囊排气装置，测试了其动态响应特性与缓冲驱动特性。研究结果表明，该排气装置具有良好的驱动性能，可以满足智能气囊的排气控制要求。控制采用了一维的模糊控制方法，提高了控制的速度。实验研究结果证实智能气囊缓冲器的原理是正确的。     

新飞船试验船气囊着陆缓冲系统特性研究

缓冲气囊是继着陆腿及反推发动机之外,另一种行之有效的着陆缓冲装置。新一代载人飞船采用群伞加缓冲气囊的无损回收方案,实现了其重复使用的目的。文章对新飞船试验船缓冲气囊的选型及参数的确定原则进行了分析,介绍了气囊着陆缓冲系统的设计状态、工作程序以及缓冲过程的排气控制策略。通过建立地面试验装置和测量系统,对缓冲气囊的性能进行了验证。结果表明:具备主动排气控制的多气室组合式气囊着陆缓冲系统缓冲过载达到预期,无侧翻和明显反弹,着陆稳定性满足要求。试验船缓冲气囊的设计理念和设计方法可以为其它大载荷航天器和大载荷空投着陆缓冲气囊的设计提供依据和参考。     

气囊着陆缓冲系统的冲击动力学多目标优化

文章以数值仿真为手段,研究了气囊缓冲登陆系统的冲击动力学多目标优化问题。首先,以类似于"猎兔犬"着陆缓冲系统为对象,确立了以囊内初始气压与收缩绳刚度为设计变量,以缓冲系统的首次冲击最大过载和囊体织物最大应力为目标函数的多目标优化问题。随后基于D最优试验设计,采用移动最小二乘(Moving Least Square,MLS)构建了各个目标函数的代理模型,并对目标函数随设计变量的变化规律进行了探讨。最后,采用遗传算法完成了缓冲系统的冲击性能优化,并给出设计空间中关于最大过载与织物最大应力的Pareto前沿。研究结果表明,MLS模型优化算法十分适用于解决非线性程度较高的冲击动力学优化问题,并且在替代真实模型仿真计算时不仅具有较高的近似精度而且具有高速的分析效率。     

飞艇气囊压力与蒙皮张力的估算

平流层飞艇的研制开发近年来成了世界各国的研究热点,由于平流层飞艇的滞空高度高,在上升和下降时飞艇气囊的体积和压力变化动态范围很大,其气囊的设计与低空飞艇有很大的不同。为了给飞艇的气囊结构设计、强度设计提供依据,采用微元受力分析的方法,对气囊蒙皮内张力的进行了分析,得出了飞艇气囊内外压差、曲率半径、气囊蒙皮内张力的关系。该关系还可以应用于各种充气囊体的张力分析,并利用此关系对飞艇的蒙皮张力进行了计算。     

自落式缓冲气囊仿真研究

缓冲气囊被广泛应用于武器装备及物资空投、航天器着陆回收、汽车安全气囊等领域。设计具有优良缓冲性能的气囊系统可以减小物品或乘员所受的冲击力,最大程度上避免了物资的损坏和乘员伤亡。文章以某型空投缓冲系统所用气囊作为研究对象,运用LS-DYNA有限元仿真软件,采用控制体积法对该气囊缓冲过程进行了数值模拟计算,同时,结合工程计算与试验测试,合理确定气囊设计中关键技术状态,获得了带有辅囊的自落式缓冲气囊设计思路与方法,提高了研制品质,节省了研制成本与周期。     

火星探路者的可膨胀气囊着陆系统综述

火星探路者的再入、下降和着陆系统包括一个独立的子系统－可膨胀气囊，用于着陆冲击缓冲。文章介绍了火星探路者可膨胀气囊的发展过程，包括：材料的选择、形状的确定、制造的过程、部件的设计以及打包／展开等。     

风云二号卫星同轴收发多工器

描述了我国气象卫星风云二号转发器中使用的同轴收发多工器的设计技术。应用这个设计技术成功地研制了四通道的收发多工程，工程模型的实测结果表明，电性能优良，达到有关的技术要求。     

基于光电耦合的多通路高速扫描高压电源设计

利用高压光耦元件的光电流响应速度快,光电流灵敏度高的特点,及固定高压模块、高压光耦的组合使用思路,且在高压输出进行负反馈控制环节,利用电阻网络进行分档负反馈,提高低电压段的输出精度,从而兼顾大量程范围的输出精度及速度要求,实现高压输出曲线的精确度及高速扫描.避免了直接控制高压模块的扫描,降低了高压模块工程化实现难度.扫描高压广泛应用于空间粒子探测领域,本文对此方案的工作原理、技术方案、设计要点进行了详细的描述.测试和试验结果表明该设计达到输出范围±5000V、阶跃稳定时间小于0.25ms、输出精度优于1％的指标要求.采用该设计方案的高压扫描电源具有输出精度高、转换速度快、可扩展性好及可靠性高的优点.     

硬式飞艇氦气囊的非饱和形态研究

硬式飞艇升空前其内置氦气囊充气比例(饱和度)小于100%,氦气囊是非饱和的。氦气囊的非饱和形态影响飞艇内置氦气囊的布局形式和重心位置。为了研究硬式飞艇氦气囊的非饱和形态变化规律,首先将采用控制体积法获得的氦气囊的饱和形态作为初始状态,利用任意拉格朗日–欧拉方法模拟氦气囊的泄气过程,获得了气囊和流场之间的动态关系、不同饱和度的气囊形态及内压等主要参数。然后进行了地面氦气囊泄气试验,并将数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,泄气初始阶段囊体的外形变化较小,气囊中上部维持饱和形态不变,气囊底部及其两侧形状最先变化;随着饱和度的降低,囊体底部被挤压的区域逐渐向上移动,囊内压力逐渐降低。该研究可为飞艇氦气囊设计及氦气囊的布局形式提供参考。     

排气式气囊最大过载特性研究

文章通过对排气式气囊进行数学建模,研究了排气式气囊的整个缓冲过程。并通过对模型的分析和对圆柱形排气式气囊的仿真计算,得到了圆柱形排气式气囊的尺寸、初始参数等因素与最大过载之间的关系。仿真结果对数学模型进行了很好的验证,可以为后续气囊的设计试验提供帮助,并为中国下一步开展月球及火星着陆探测等深空探测任务提供一定的参考。     

智能气囊缓冲器在航天器回收着陆中的应用探讨

文章提出将智能气囊技术应用于飞船返回舱座椅作为返回落地缓冲,设计了智能气囊缓冲器方案,并论述了智能气囊缓冲器在飞船座椅上应用的可行性。与胀环式机械缓冲器比较,智能气囊保持了较高的缓冲效率,同时可使航天员受到的冲击过载特性曲线更加平坦,从而提高航天员着陆的安全性和舒适性。     

多载荷卫星高速信息处理技术研究

在某多载荷卫星数传分系统的信息处理器中，用高级在轨系统(AOS)的部分业务及功能，实现多种信息的交织、合路、纠错、数据传输和数据管理。将解扰和R-S译码2种关键技术，用于信息处理器地面测试系统的信息传输和处理，并设计为IP核，实现了与其他模块的无缝连接。在数据流仿真和高速数据接收中采用了通用化设计，提高了设计效率，减少了设计成本和时间。     

SHARC多机系统雷达处理机设计

本文介绍了于机载雷达信号和数据处理的ＳＨＡＲＣ多机系统的基本组成，并以工程实践为基础，讨论了ＳＨＡＲＣ多机系统处理机设计的几个重要问题。     

某型无人机回收气囊缓冲性能试验研究

针对某型无人机全时段、全地形无损回收的要求,文章选用缓冲气囊的方式进行着陆回收。在前期理论研究及仿真分析基础上,通过搭建的试验平台系统对设计气囊进行投放试验,对影响气囊缓冲性能的着陆速度、排气口面积等因素进行分析,同时探究了不同地面条件对于气囊缓冲性能的影响。试验结果表明,气囊的内压峰值及最大过载与着陆速度成正比;根据仿真计算结果,选择了三组不同排气口径的气囊进行试验,并进行了分析。对于试验所选择的三组气囊,排气口直径80mm缓冲效果最好;不同地面环境对于气囊缓冲性能有一定影响,其影响程度取决于地面的力学特性,同样条件下较为松软的地面气囊缓冲性能更优。     

新一代载人飞船返回舱着陆缓冲过程仿真研究

为了研究新一代载人飞船返回舱采用的组合式气囊的缓冲特性,文章采用控制体积法建立组合式气囊系统的有限元模型,运用显式有限元方法模拟返回舱着陆缓冲过程,通过返回舱–气囊系统跌落试验结果与仿真计算结果的对比,验证该有限元模型的可信性。结果表明,文章采用的方法可以有效模拟返回舱–气囊系统的缓冲过程,组合式气囊能够对返回舱起到较好的缓冲作用,有效降低了返回舱硬着陆的可能性。研究结果可为新型缓冲气囊系统的设计和改进优化提供理论及技术参考。     

烧碱生产中低品位废热资源化及其系统设计

论文根据多效蒸发系统用汽要求设计蒸汽喷射泵，通过蒸汽喷射泵回收高压蒸汽节流减压的有用功损失。将原来的供汽线路稍作改动，增加一些设备以回收多效蒸发系统的凝结水，计算两个不同方案的节能效果，进行投资概算和投资回收年限计算，从理论上验证方案的应用可行性。     

基于多物理场仿真的TE221温补滤波器设计技术

输出多工器是有效载荷转发器分系统的关键部件之一，其性能好坏决定了整个转发器分系统的性能特性。随着市场需求和航天技术的不断发展，对输出多工器的要求也越来越高。然而，针对输出多工器高温度稳定性需求，采用温补结构是国际上普遍采用的改善输出多工器温度稳定性的方法。文章以TE221的温补滤波器为设计原型，提出了应用多物理场仿真设计温补滤波器的方法。文中首先仿真设计了Ka频段的TE221模滤波器；然后仿真分析了影响温补特性的关键结构尺寸；最后，应用多物理场仿真的方法设计一种TE221模温补滤波器，该滤波器温漂系数小于1ppm/℃，其设计结果满足航天系统的应用。文章提出的设计方法适合任意结构形式的温补滤波器设计，并且该设计方法方便灵活、简单快速。