空间微重力环境地面模拟试验方法综述

由于目前的落塔法、悬吊法、水浮法和气浮法等空间微重力地面模拟试验方法中设备本身的建造周期、成本及其它缺点难以满足做复杂运动的空间飞行器微重力模拟.本文总结了目前国际上的空间微重力地面模拟试验方法的发展现状,并分析比较了各方法的优缺点,针对其问题进一步提出了一种三维微重力环境试验装置的设计思想,为做复杂运动的空间飞行器微...     

一种用于空间机械臂的 微重力模拟悬吊配重试验系统

空间机械臂工作在空间微重力环境中,广泛用于太空中的舱段对接、在轨维修等操作,因此需要在地面模拟微重力环境以满足空间机械臂研制试验要求。文章基于国内外模拟微重力环境领域技术现状,依据型号研制试验要求,提出了一种用于大型空间机械臂性能和可靠性验证的微重力环境模拟悬吊配重试验系统,并给出了悬挂机构子系统、二维随动子系统、恒拉力子系统、位姿测定子系统的设计思路和具体方案。     

基于准零刚度技术的微重力模拟悬吊装置设计与试验研究

微重力地面模拟试验对验证航天器在轨运行的可靠性有重要意义。通常采用低刚度悬吊装置模拟微重力环境,但存在着承载能力低和自振干扰的问题。为解决这些问题,文章提出了一种考虑弹簧自振的准零刚度悬吊装置。首先,通过合理简化推导了承载弹簧在装置中的自振频率计算式,并分析了准零刚度悬吊装置的工作原理,得出设计参数应满足的条件。然后,根据试验承载需求和位移要求提出了参数设计流程,依此流程设计得到了一种可调节平衡位置与几何参数的准零刚度悬吊装置。最后,对装置进行了静力测试与悬吊-隔振试验,结果表明,该装置不仅具有准零刚度特性和较大承载能力,而且解决了自振干扰的问题,能较好地模拟微重力环境。     

用高空气球实现的微重力环境模拟实验系统

本文主要阐述利用高空气球落舱进行微重力环境模拟实验的可行性,工程系统的构成,系统控制时序以及试验结果。     

不同重力环境下空间机构电机驱动力差异

为了分析空间机构在不同重力环境中的驱动力差异,以单关节机械臂为研究对象,进行不同重力环境下直流电机驱动力差异分析。首先基于拉格朗日方程推导出单关节机械臂的动力学模型,为分析不同重力环境下,负载、摩擦和转速的变化对电机驱动力的影响,通过设计一套基于单关节驱动的机械臂试验装置,进行地面重力环境、地面模拟微重力环境和落塔微重力环境试验。然后基于试验数据详细分析了不同重力环境下空间机构电机驱动电流的差异,并基于试验数据对电机动力学方程中的摩擦参数进行辨识,从而获得基于试验数据修正的机械臂动力学仿真模型,为空间机构动力学设计与应用提供理论与试验依据。     

气球微重力试验落弹的回收

气球微重力研究是利用气球携带落弹进行模拟空间微重力的一种试验手段。 微重力落弹回收系统是为完成微重力试验后的落弹安全回收而设计生产的。文中叙述了微重力落弹的国内外发展概况,并对我国研制该项目情况作较详细的说明,对结构、伞系统,控制,程序等设计要点作了介绍,最后对四次升空试验结果作了综合说明,试验取得100％的成功。     

萤火一号火星探测器防晃型贮箱技术

针对萤火一号(YH-1)火星探测器贮箱需具有防晃和蓄液排气等工作特点,对防晃型贮箱设计进行了研究.根据表面张力和微重力流体力学原理,设计了实现该功能的系列推进剂管理装置(PMD).对层流式和叶片式两种PMD进行了微重力流体仿真和试验.经计算机仿真和落塔试验验证,优选出最佳PMD方案,设计的防晃贮箱满足探测器要求.     

不同高度通道内热薄燃料火焰传播特性的研究

为探究通道高度对逆风火焰传播特性的影响,采用实验、数值模拟、理论分析方法对微重力条件下不同高度通道内热薄燃料火焰传播特性进行了研究。通道高度分别为10mm, 14mm和60mm的短时落塔微重力实验结果表明,相同逆风气流速度时,随通道高度增加,火焰传播速度逐渐增大,且10mm, 14mm和16mm高度通道下的火焰长度比约为通道半高度比的二次方关系。数值模拟与理论分析表明,微重力条件下,随通道高度增加,火焰传播速度、火焰长度先增大再减小,呈非单调的变化趋势。燃烧热释放速率随高度变化呈非单调变化趋势,同火焰传播速度变化规律基本一致。     

表面张力贮箱的微重力实验验证--静平衡与重定位

新研制的表面张力贮箱保证在微重力或无重力环境下、在任何时候都能向系统提供不含气的推进剂，因而需要确定液体的空间分布以及在给定微重力加速度下的重定位过程，以便为贮箱的设计提供依据。为此，按照相似理论用缩比模型进行了一系列微重力落塔实验，然后根据测定的重定位时间计算出原型表面张力贮箱的重定位时间。     

环形柔性结构四点悬吊设计方法及试验研究

提出环形柔性结构的四点悬吊设计方法,并进行了模态试验研究.在环形结构地面试验前,设计悬吊装置的三维模型进行力学分析,先建立静平衡方程,增加变形协调条件,求解多个悬吊电机的输入电压和输出安培力.再应用有限元分析,计算结构的固有频率和静态变形.最后,制作缩比模型的四点悬吊装置并进行振动测试.悬吊试验结果表明:悬吊电机对应的...     

返回式卫星EXPRESS的再入技术试验

该文简略介绍日本返回式卫星EXPRESS的再入试验计划。     

航天飞机G417载荷研制及油滴与水滴接触微重力实验

文章介绍了曾经由航天飞机STS-64飞行任务搭载的编号为G417载荷的研制经验以及利用该载荷在航天飞机上开展的油滴与水滴接触微重力实验。北京卫星环境工程研究所承担了该载荷全部研制任务,其研制经验和飞行实验可为我国将来空间站开展微重力实验提供参考。     

载人航天器密封舱内细水雾灭火数值研究

为了研究微重力环境下细水雾灭火机理,利用FDS 软件对细水雾雾化特征进行了仿真分析,结果表明:微重力环境有利于细水雾的形成和雾场的扩大,但由于没有重力场的作用而使得雾动量下降,导致雾滴穿透火焰的能力下降。通过对载人航天器密封舱内细水雾灭火的仿真计算,获得了火灾场特征位置处的温度及氧浓度（指体积分数）随时间变化规律,分析表明细水雾灭火不仅可以降低火焰的温度,而且还可通过稀释火灾场的氧浓度对火灾起到很好地抑制作用。     

Effects of variable transport properties on thermal Marangoni flows

The effects of temperature dependence of the diffusion coefficients on the solution fields of Thermal Marangoni Flows in micro-gravity is analyzed by using an unsteady—variable mesh—two dimensional—finite difference numerical code to solve the full Navier-Stokes equations.A typical cylindrical floating zone geometry is analyzed and the estimation of the deviations caused by considering a temperature-dependent variable viscosity is verified with respect to the most important field parameters (streamlines, isotherms, isobars, Nusselt heating curves, velocity and temperature profiles).Comparison with TEXUS experiment is finally performed.     

空间站有效载荷真空支持系统方案评述

有效载荷真空支持系统是空间有效载荷支持系统的重要组成部分,为空间有效载荷实验的顺利进行提供真空环境支持和保证。文章详细分析了国际空间站包括美国“命运号”实验舱（USL）、欧空局哥伦布轨道舱（APM）及日本实验舱（JEM）内的有效载荷真空支持系统方案及使用情况;对美国实验舱内的一号微重力材料科学机柜及微重力燃烧科学机柜内部专用的真空支持系统作了主要介绍;最后提出了我国空间站有效载荷真空支持系统的初步方案设想,即合理安排有效载荷实验进行次序,将废气排放子系统及真空资源子系统合二为一,以节约资源,提高可靠性。     

Features of whistling electromagnetic wave propagation descending from above upon the night ionosphere

The results of numerical solution of the wave equations for the oblique incidence of whistling electromagnetic waves upon the night ionosphere from above have been obtained and analyzed. In the studied region of altitudes, within the wavelength scale, charged particle concentration varies drastically, and damping caused by collisions between the charged and neutral particles decreases considerably. Below, the sharp lower boundary of the ionosphere, the refractive index of the whistler wave approaches unity, and plasma turbulence transform into atmospheric electromagnetic waves. The dependences of the whistler reflection factor are found in terms of energy and horizontal magnetic component of the electromagnetic wave near the Earth’s surface on the frequency and the wave vector transverse component for the plain-layered medium model at two values of latitude. Strong dependences have been found on the wave angle of incidence and frequency. At rather small angles of incidence, the wave disturbances reach the Earth’s surface, and the module of reflection coefficient logarithm is in the range of 0.4–1. At large angles of incidence, the reflection coefficient module varies over a wide range depending on specific conditions. The obtained results explain the absence of oscillation modes of plasma magnetosphere maser in the night magnetosphere.     

Space capsule recovery—Evaluation of risk factors, safety plans and procedures and design of experiments for systems qualification

The Indian Space capsule (SRE-1) launched aboard PSLV-C7 rocket, was recovered successfully in the Bay of Bengal on January 22, 2007 after its orbital sojourn of 12 days. Apart from serving as a platform for micro-gravity experiments, SRE-1 demonstrated ISRO's capability in the field of orbital reentry and recovery technologies. Satish Dhawan Space Centre (SDSC SHAR), the Spaceport of India was given the prime responsibility of assessment of mission risk, formulation and execution of safety plans and procedures, design and conduct of trials for validating the mission-critical sub-systems as well as the physical recovery of the capsule. To achieve these objectives, a number of drop tests were designed and conducted by SDSC SHAR involving real time computer network, ground-based tracking and telemetry stations, communication systems, safety and material handling systems, target identification and recovery systems. Dissemination of relevant information and coordination with multiple external organizations such as Indian Coast Guard, Indian Air Force and Indian Navy is an important aspect of these experiments. This paper delineates the methodologies designed and implemented at SDSC SHAR for validating those critical systems whose functionality finally culminated in the success of the mission, enabling India to join the elite group of nations with reentry module recovery capability.     

Arm end-point trajectories under normal and micro-gravity environments

The purpose of the present experiment was to study the way in which the CNS represents gravitational force during vertical arm pointing movements. Movements in upward and downward directions were executed by two cosmonauts in normal-gravity and weightlessness. Analyses focused upon finger kinematics in the sagittal plane. In normal-gravity, downward direction movements showed smaller curvatures and greater relative times to peak velocity (AT/MT) when compared with upward direction movements. Data from the weightlessness experiments showed that whilst downward movements decreased their curvature during space flight, curvatures of upward movements changed slightly. Furthermore, AT/MT was modified during the first days in micro-gravity for both directions, recovering, however, to pre-flight values after 18 days in space. Results from the present study, provide evidence that gravitational force is centrally treated constituting an important component of the motor plan for vertical arm movements.     

空间润滑脂的研究进展

空间环境中高真空、高低温、强辐射、原子氧和微重力等恶劣因素对空间润滑脂的结构和性能提出了特殊要求。为了满足空间运动部件高可靠性和长寿命的要求,需要改善空间润滑脂的性能。文章主要从基础油、稠化剂和添加剂这3个方面介绍和分析了空间润滑脂的研究进展及发展方向。     

气动载荷对整流罩分离特性影响的仿真计算研究

文章利用有限元软件Abaqus中的流-固耦合分析模块CEL仿真计算了整流罩平抛分离过程,对比研究了气动载荷对整流罩分离过程的影响,并与试验进行了对比。结果表明,计算与试验结果吻合较好,分离初始时刻罩内负压所产生的气动载荷严重阻碍整流罩的正常分离,造成整流罩与内部有效载荷的碰撞干涉。仿真计算可为今后整流罩地面分离试验验证提供新的途径。