空间站对日定向装置半物理试验台关键技术

为有效模拟空间站对日定向装置驱动性能受柔性太阳翼的扰动，验证对日定向装置驱动控制性能，采用半物理试验技术对对日定向装置进行地面试验考核。设计超高刚度及运动误差无附加力自适应的半物理试验台，对支撑连接机构和加载单元进行有限元分析与刚度测试；建立大尺度柔性太阳翼的动力学模型，并采用Wilson θ法进行动力学模型的实时数值求解；运用跟踪微分法对对日定向装置低速运行下的角速度和角加速度进行估计；最后通过对半物理试验台的响应精度、加载有效性进行仿真和试验考核，结果表明试验台加载力矩幅值为 0~ 85 Nm、频率为0.01~3 Hz时，绝对精度优于0.85 Nm，相对精度优于1%，从而验证了半物理试验台对太阳翼扰动载荷模拟的真实有效性，可实现对日定向装置的性能测试。     

小行星星壤低速侵入过程力学响应的实验研究

为研究小行星星壤在低速侵入过程中的力学响应,利用落塔实验舱构建微重力环境,制备典型的无黏性星壤模拟物,利用恒速加载方式模拟采样器等装置侵入星壤的过程,测量了模拟物的承载强度和边界应力随沉降深度的变化,并记录了模拟物表面形貌的变化过程。实验结果表明,微重力下星壤的承载能力较地球重力环境下大大降低,其响应特性更接近于流体,且与侵入速度、星壤孔隙率、颗粒粒径级配、侵入体尺寸等因素相关联。实验结果可为小行星表面着陆和采样装置的设计与验证提供重要数据支撑。     

包带低冲击装置冲击试验及数据分析

文章主要阐述了包带低冲击装置冲击试验的过程及采用的试验技术,并对试验数据进行了处理和分析。通过大量的试验数据,对响应量级与测量点的位置分布、响应与包带预紧力的关系、冲击响应与装药量的关系、冲击响应与起爆器的关系、冲击响应的频率分布关系以及安装方式对试验结果产生的影响作了充分的分析。结果可为研究低冲击装置提供有价值的参考。     

航天器火工冲击源力函数模拟分析

为对航天器火工冲击响应进行预示分析,使用显式有限元法对冲击源力函数进行模拟。以太阳电池阵解锁为背景,建立合理的有限元模型,分析多种简单脉冲函数及其组合函数在航天器上的冲击响应规律。通过与试验实测数据对比分析,使用简单脉冲函数的叠加,得到符合试验结果的冲击源脉冲函数,使冲击环境预示结果与实测数据一致。文章所提供的冲击源载荷拟合方法无须对复杂的火工品装置建模,可为后续冲击响应分析工作奠定基础。     

大型航天产品冲击响应谱试验方法探讨

文章对目前国內外冲击响应谱的试验方法进行了简要的描述,重点探讨了利用谐振的方法来完成大型航天产品的冲击响应谱试验的可行性,为大型谐振板冲击响应谱模拟装置的研制及大型航天产品的冲击响应谱试验,提供了很有价值的参考。     

某型号仪器舱组合体联合动强度试验方法

针对某型号导弹仪器舱组合体结构和设备的联合动强度考核需求，开展组合体的动强度试验方法研究:设计专门的气瓶过载弹性加载装置，实现了气瓶过载力的等效模拟；通过整舱振动试验边界模拟和传递特性分析，验证了噪声激励振动传递与机械振动传递的差异性，提出采用大刚度模拟边界代替级间段真实边界与仪器舱组合进行联合动强度试验的方法；针对3个重点结构部段提出各自的试验条件，并通过预试验和归一化输入响应的比较分析确定了舱段不同部位结构和设备的联合考核方法。该试验方法可以有效模拟由发动机脉动和气动噪声引起的声振环境，避免产品过试验，达到对舱段结构及设备的动强度考核和设备支架动特性及放大倍数评估的目的。     

力限振动试验夹具设计要求和力测量装置校核方法

文章总结了航天器系统级力限振动试验夹具设计思路, 提出利用合力和合力矩进行力测量装置有效性校核的方法。并通过航天器系统级力限振动试验, 对力测量误差原因进行分析, 指出通过提高加速度和力信号信噪比的办法可使相对误差减小到±10%以内或更低, 验证了力测量装置的有效性。     

飞行器爆炸螺栓分离冲击环境散布分析

爆炸螺栓分离装置是一种应用广泛且相对成熟的点式火工分离装置，在航天器分离中应用广泛。爆炸螺栓通过腔内炸药爆炸的拉伸、剪切力学效应，使螺栓特定部位断裂实现解锁。爆炸分离过程会产生时间短、频率高、峰值高的冲击波，对航天器结构产生冲击。分离过程中，爆炸螺栓断裂位置尺寸、炸药药量和螺栓预紧力等因素的偏差都会影响爆炸分离产生的冲击响应。通过不同设计尺寸偏差下的有限元分析计算，研究了不同因素对航天器关键位置冲击响应谱的影响。结果表明爆炸螺栓断裂位置的端面尺寸和炸药药量的变化对冲击响应谱有着显著影响。     

一种小卫星模拟装置的动态模型辨识

针对一种小卫星模拟装置的动态模型辨识问题,提出了一种多变量两阶段辨识方法。在对该单轴小卫星模拟装置控制系统进行激励信号选取和实验设计的基础上,利用这种方法对反映模拟装置动态特性的低阶广义姿态模型进行了辨识,并用实验数据进行了模型检验。此模型为该小卫星模拟装置的控制器设计和状态估计提供了重要的依据。通过单轴小卫星模拟装置的辨识实验验证了这种辨识方法的有效性。
     

航天器对接试验台主动对接环失重模拟技术研究

为航天器对接五自由度试验台研究了外装智能式失重模拟技术:外装机构对主动对接环从外部进行吊装,吊装点位于主动环质心,可实现主动环三轴自由转动,并能方便地实现与主动环的安装与分离;智能式重力平衡器能迅速地、高精度地提供失重模拟平衡力,并保证主动环的上下自由运动及二维平动运动。本文提供了一个设计实例,并作了动态响应仿真分析。设计的外装机构附加质量仅有3kg,附加惯量小于1 5kg·m2,装置动态响应时间小于5ms,各向失重模拟误差1～2%。     

空间核电源电力系统功率因数校正技术的研究

为满足我国未来深空探测、星表基地等空间任务电源系统的需求,通过采用基于空间核电源系统的功率因数校正技术来滤除和抑制由发电机产生的谐波,从而提高系统的用电效率。提出一种新型Boost PFC拓扑结构,首先分析变换器的工作原理,之后对工作在连续电流导通模式下的Boost变换器进行建模分析。通过对变换器双环控制中的电压环和电流环进行理论设计和数学推导,从而确定控制环路参数。采用PLECS仿真软件对变换器的控制策略和系统的动态响应进行验证,并实现输入电流对输入电压的零相位正弦化追踪。     

考虑地球非球形摄动的固体动能拦截器助推段最优控制方案研究

针对三维空间内的高速飞行目标,提出了一种可用于固体动能拦截器助推段的精确最优控制方法。考虑了地球非球形摄动的影响,建立了有限推力拦截器最优控制问题动力学模型,并用直接配置法与SQP方法进行了数值求解,得到了更加精确的助推段控制方案。算例证明该方法有效。     

离子液体电喷推力器的关键技术及展望

首先介绍离子液体电喷推力器的工作原理和分类，通过与其他相同推力量级的电推力器对比进一步分析了其特点，然后总结了离子液体电喷推力器的国内外研究现状，在此基础上重点梳理了微尺度下带电粒子的产生与加速、微细制造与精密装配、推进剂贮存和供给、高升压比微功率电源处理单元以及比冲和推力测试等离子液体电喷推力器研制过程中涉及的关键技术，最后展望了小型化、模块化与推力密度提升的发展趋势并提出离子液体电喷推力器的发展构想。     

速燃发动机在战略导弹助推段突防技术中的应用研究

助推段拦截是美国NMD，TMD系统的一个重要组成部分。这一作战方式对弹导弹的防提出了更高的要求，采用速燃发动机降低助推段高度，缩短助推时间是反助推段拦截的有效手段。以一种假定的三级固体助洲际导弹为对象，分析了提高燃速对导弹射程及助推段性能的影响，验证了采用速燃发动机技术提高导弹突防能力的可行性。     

SIMULATION OF A THERMAL SOLAR POWER PLANT OPERATING ON MARS UNDER CLEAR SKY AND DUST STORM CONDITIONS

The power plant analyzed in this work consists of a selective solar collector–thermal engine combination. The paper focuses on solar power plant operation under various weather conditions during all seasons on Mars. Meteorological data measured at Viking Landers (VL) sites were used in computations. Two strategies to collect solar radiation were analyzed: a solar horizontal (H) collector and a solar collector whose tilt and orientation are continuously adjusted to keep the receiving surface perpendicular to Sun rays (P). Both a low and a high efficiency thermal engine were considered. All the computations were performed for a selective solar flat-plate collector similar in size to the Mars Pathfinder's Sojourner. Results show that generally the influence of latitude on performance is important. In some situations, the meteorological effects compensate the latitudinal effects and the output power is quite similar at both VL1 and VL2 sites. In case a low-efficiency engine is coupled to a horizontal collector, the solar efficiency does not exceed 0.13 at VL2 site. It is lower during summer and higher during winter dust storms. In case the low-efficiency engine is coupled to a P collector, the solar efficiency increases during summer. The solar efficiency is as high as 0.18 in case of a horizontal collector attached to a high-efficiency engine. If the high-efficiency thermal engine is connected to a P collector the solar efficiency increases significantly during summer and spring but does not exceed 0.18. The power provided by a system consisting of a horizontal collector and a low-efficiency engine does not exceed 7 W. Using a high engine coupled to a horizontal collector leads to a power output up to 13 W during spring, autumn and winter. The P collector is recommended mainly during summer and spring in combination with high-efficiency engines. In this case the solar efficiency could be as high as 25 W. The performance of PV cell power systems and properly designed dynamic solar power plants operating on Mars is comparable.     

噪声整形高压大功率空间EPS研究

高压大功率及模块化安装的卫星功率平台,采用S4R(Sequential Series Shunt Switch Regulator)功率调节技术。针对提高高压大功率空间EPS的效率及动态响应,采用非线性重叠调用和2阶噪声整形调制技术,解决了基于S4R型功率EPS单纯增加输出滤波电容来提高平台动态性能及效率问题。仿真及实验结果表明了该方法的有效性。     

一种高超声速试飞器助推段主动弹性抑制方法

针对高超声速试飞器助推段由于其高静不稳定特性所引起的低频弹性模态与刚体高带宽控制之间动态耦合问题，具有低频模态和大静不稳定度等特征，引入主动弹性抑制技术，即在传统控制器的设计基础上引入弹性振动能量在线辨识技术相结合的改进自适应增广控制技术(Adaptive augmenting control, AAC)，动态改变开环系统控制增益，以降低弹性模态对舵机的影响，同时增加刚体控制系统的稳定性。仿真结果验证了该方法能够有效减小由干扰激励出的弹性模态所引起的附加舵机摆角，抑制伺服弹性耦合作用。该方法对高超声速试飞器助推段的控制具有重要的理论意义和工程应用价值。     

电源噪声与微波振荡器输出杂波的关系研究

在卫星射频系统中，微波振荡器用于产生本地的振荡信号，它需要稳定的直流电源来供电。而在卫星系统中的直流电源往往携带有低频噪声，这些低频噪声通过振荡器的非线性效应被调制到本振频率附近，形成输出杂波。为了研究这些低频噪声对振荡器的影响程度，文章通过实验得到多组电源传导噪声与微波振荡器输出杂波的数据，对所测得的数据进行了分析，寻找到电源端口传导噪声与振荡器输出杂波的对应关系，并通过实验进行验证，得到了符合实验结果的关系式。     

航天供配电系统舵机负载浪涌抑制策略研究

随着航天器供配电系统的快速发展,大功率机电负载的使用逐渐增多,对其负载供电品质的要求也日益严格。针对高压大功率舵机负载工作状态变化大、要求响应快、动态指标高,导致机电舵机负载在工作过程中会频繁出现换向、加减速的工作特点,对电动舵机高速制动过程中产生的反灌能量进行供配电系统影响分析,提出供配电系统反灌浪涌抑制策略,提升供配电系统供电可靠性,确保航天器飞行任务中舵机负载的全程可靠运行。     

基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元分析与应用

文章以高压、大功率的载人航天器电源控制系统放电调节单元为应用背景,分析了非隔离型Weinberg变换器的拓扑特点、工作模态及小信号模型,对采用稳压环和限流环并联控制的环路进行建模、稳定性分析及验证测试。结果表明,基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元具有良好的电能转换特性,能满足载人航天器电源新型应用的要求。