卫星在轨抗辐照总剂量数据拟合及其应用

卫星在轨抗辐照总剂量数据是空间电子设备抗辐照校核以及加固设计的依据.用查表法进行抗辐照校核计算时,对于数据表中已有数据点可以精确计算,未知数据点无法精确分析.为进一步提高空间电子设备抗辐照校核计算的精度,同时为辐照特敏感器件选用提供依据,提高产品在轨可靠性.采用分段数据拟合的方法进行了多个型号在轨抗辐照总剂量数据的研究,以中位数为分界点将数据分成前后两部分,前半部分采用分段二次函数拟合,后半部分采用指数函数拟合,拟合精度高,相对误差小于4％,能够满足工程设计的需要.该方法已用于多个在轨型号的抗辐照校核计算,对于提高空间电子设备的可靠性具有积极意义.     

实时遥测数据的并行分布处理

本文介绍处理多路数字 PCM 遥测数据流的体系结构。它由一组莫托罗拉单板机组成,装在一个中间处理器(IPU)机箱里。由共用数据总线连接多个 IPU,每个 IPU 处理一路 PCM 数字遥测数据流。本文所述的“处理”包括对原始采样读数数据作工程单位变换;由测得的采样数据计算出导出量;计算预定时问间隔内测量数据和导出数据的最小值、最大值,平均值和循环值—(最大值—最小值)/2;越限值,意外丢失值和无序点的检出;选中数据的刻度纸带记录;把测量数据和导出数据传输给高速,大容量磁盘子系统;把压缩了的数据传给主机作实时处理和显示等。整个处理都是实时的、最多不超过两个 PCM 主帧的执行时间。     

短波干扰有效压制距离的计算方法

短波通信干扰的阵位选择是通信对抗战术重点研究的内容之一,直接影响干扰阵位选择的重要参数为有效压制距离,其计算受电波传播的影响很大,又非常复杂,传统解决方法是通过查图表或经演习获得估算数据,既不方便、精度又差。针对海军的作战环境,提出一种利用计算机计算解决的方法,使之快速、精确。     

适合SPCE061A 实现的开平方算法

文章针对 SPCE061A 的运算能力,提出了基于 Lagrange一次插值开平方算法,讨论了算法精度与单片机运算精度、节点数据表容量的关系.给出了算法在 SPCE061A 单片机上快速实现的方法.算法以最多两次乘法运算和少量的数据表存储容量计算出开平方近似结果,在十六位微控制器上实现,得到万分之一的精度.     

某发动机压力上升段的计算

本文将零维流动模型、简化模型、一维两相非定常流动模型的计算结果和实验结果进行了比较。结果表明;零维模型可用于定性预测压力上升过程,其结果与实验值趋势一致;一维两相非定常流动模型的计算结果与实验值相吻合;简化模型不能反映压力上升过程的真实情况。     

亚燃燃烧室两相反应流场的燃烧模型

简要介绍6种可用于亚燃冲压发动机燃烧室计算模型的原理、特点及发展状况;选用两个有代表性的涡耗散概念模型与局部化学平衡模型的计算结果进行分析对比。定量结果显示,基于动力学反应机制的涡耗散概念模型对燃烧室流场的整体描述较好,基于快速反应的局部化学平衡模型会出现燃烧室火焰面前移现象,对于稳定器后方的流场计算结果,二者是一致的。由于考虑的组分较少,涡耗散概念模型计算的温度峰值要高于化学平衡模型的计算结果。两个模型计算的燃烧室室压、喷管出口总温等总体参数均与试验值接近。     

一种可实现星箭分离前后测轨数据联合定轨的初轨确定方法

针对弹簧分离方式的卫星发射任务中,在星箭分离瞬间卫星获得弹簧分离力产生的速度增量,使星箭分离前后的两段外测数据不能同时参与定轨的问题,提出了一种可同时求解一个位置矢量和两个速度矢量的定轨新方法——改进的有摄初轨计算的单位矢量法,建立了相应的计算模型,构造了条件方程组的解算方法。仿真计算和任务实测数据验算表明,该方法首次实现了利用星箭分离前后处于两条不同轨道的测轨数据的联合定轨。由于延长了定轨数据弧段,有效地提高了入轨段初轨确定精度。     

基于数值实验的航行体流体动力参数研究

基于数值实验对用于航行体轨迹预报的航行体附加质量、位置导数及旋转导数等重要流体动力参数进行了研究。提出了基于物体摇荡运动的附加质量确定方法,根据傅里叶分析,给出了物体受到的附加质量力的分离方法和附加质量的计算方法;水动力数据是用CFD软件模拟物体周期摇荡运动的流场而得。基于上述方法,提出了基于运动状态突变流场模拟的附加质量和旋转导数计算方法。用两种方法分别计算了圆球和椭球的附加质量,两种方法的计算结果与势流理论结果一致。对细长水下航行体的旋转导数进行了计算,结果发现:头、尾附近的两个连接面对升力、力矩变化的贡献最大;两连接面及附近两单元面对应的升力旋转导数为负值;中间其他各面对应的升力旋转导数为正值。对细长圆柱体,改变头尾部形状可引起旋转导数的较大改变。用所提方法不仅可得到细长航行体包括附加质量和旋转导数的多种流体动力参数,而且能获得流体动力参数的空间分布特征。相较而言,基于运动状态突变流场模拟的流体动力参数计算方法更为简便,且更便于分析流体动力的分布特性。     

一种高精度区域对流层延迟模型及验证

对流层延迟模型精度是影响我国深空探测干涉测量系统实时处理精度的因素之一。不同于传统的对流层天顶延迟和映射函数单独建模,建立一种同时考虑对流层天顶延迟和映射函数的混合模型。将测站不同仰角的对流层延迟观测数据作为输入,给出模型参数确定算法。通过将EGNOS模型和文中模型的预报值与深空站实测值进行比对,验证模型精度。计算结果表明,利用EGNOS模型,10°仰角时模型预报值与实测值差异高达2.6m,而采用文中模型,仰角大于等于10°时,预报值与实测值差异不超过0.25m,精度提高约1个数量级。文中建立的混合模型对我国深空探测干涉测量系统中数据的实时处理具有较高的应用价值。     

含能粘合剂的标准摩尔生成焓测试技术研究

叙述了一种直接测试化合物生成焓的新方法,获得了粘合剂、固化剂、增塑剂等物质的标准摩尔生成焓,为解决高能推进剂的能量计算问题提供了基础数据,对新原材料性能检定以及高能推进剂配方能量预估有重要意义。通过研究测定方法的主要因素包括空气氮的影响、燃烧不充分的影响、点火丝的影响,对测定方法进行了修正,提高了结果的准确性。采用Parr 6200全自动氧弹量热仪测定了HTPB、PEG、A3、TDI、DOS、Bu-NENA、PBT、B-GAP、GAP的恒容燃烧热,根据热化学方程式和Gess定律计算了标准摩尔燃烧焓ΔcHθm和标准摩尔生成焓ΔfHθm,通过比较这几种含能材料生成焓实验值与文献值发现,两者相对误差小于5%,表明了测试方法的可靠性。     

航天器贮箱内液体晃动阻尼研究(二):数值计算

针对航天器贮箱中燃料晃动阻尼进行估算.在液体晃动阻尼理论研究的基础上,考虑了容器壁面、液体内部以及受污染的自由液面处产生的耗散,建立了一套计算刚性容器中液体小幅晃动阻尼的有限元计算方案,并将计算值与实验值以及经验公式值进行了比较.结果发现大部分情况下的实验值落在两种极端情况的计算值之间,此外如果将液面污染的Stokes边界层阻尼以一定的加权因子引入,可以获得与由实验数据拟合的经验公式一致的结果.     

利用多普勒测量确定嫦娥四号着陆器精密定轨

针对嫦娥四号着陆器环月飞行阶段的轨道，开展基于多普勒测量数据的精密轨道计算与精度分析。首先给出了多普勒测量数据的精确观测建模方法。然后，从着陆器姿控力影响，重叠弧段轨道比较，以及独立轨道比较几个方面开展计算与分析，结果表明：姿控喷气会对探测器产生细微的加速度，对轨道计算产生20~50 m的影响；通过重叠弧段的比较，稳定飞行阶段多普勒数据独立解算轨道的精度优于30 m；与测距与VLBI测量联合解算轨道的比较，轨道之间的差异小于50 m。     

航天器组合体能量平衡分析系统设计及应用

针对航天器组合体的任务特点,提出了适用于组合体飞行、电源系统并网运行的能量平衡分析方法,并在此基础上设计了能量平衡分析系统。该系统包括能量平衡分析及实时监控两个模块,其中:能量平衡分析模块通过遮挡计算输出精确的太阳电池阵发电能力,利用实时负载状态及飞行程序计算航天器负载变化,并内嵌有应对长期在轨运行电源系统性能衰降问题的用户数据交互界面,同时考虑并网功率以及电源系统正常、故障多种工作模式,保证能量平衡计算精确度;实时监控模块将航天器在轨运行实时下传数据与理论分析值同步显示,可读性高,便于及时发现问题。文章设计的系统应用于2次交会对接飞行控制任务中,其计算效率高,精度高,为电源系统使用规划提供了理论基础。     

银网催化床分解过氧化氢的计算方法

推导出一套公式,用来计算高浓度过氧化氢完全分解的理论参数及银网催化床各截面的分解率、温度和压力,并能定量确定压力对分解温度的影响。为便于计算．列出了算例。数据表和直观的催化床参数曲线可为工程设计提供参考。     

基于FY-3C星微波成像仪毫米波通道的海面大风算法研究

对基于FY-3C星微波成像仪(MWRI)毫米波通道的海面大风算法进行了研究。根据在中国海域观测到的海面后向热辐射数据,认为联合多个毫米波通道分析方法可利于海面大风反演。对中低风速(0~15m/s)下D-矩阵算法进行修正,给出了适于MWRI的海面风速反演新模型。与浮标数据拟合结果表明:FY-3B,C星MWRI均方差(RMS)分别为1.24,1.18m/s。用带泡沫散射层的双尺度随机粗糙面的复合模型计算后向热发射。考虑各通道频率、灵敏度和定标精度等因素,用回归分析法分析了各通道热辐射特性随海面风速变化的不同响应特性,建立了适于FY-3C星MWRI的大风风速反演模型。中低风速模型和大风速模型反演的全球海面风速分布结果表明:中低风速精度标准差1.2m/s;反演大风数据和海岛固定浮标数据有一致性,模型的实际应用效果较好,可为我国沿海的大风监测和预警提供保障。     

再生冷却推力室准二维传热数值计算

为了提高液体火箭发动机传热计算精度,建立了再生冷却推力室准二维传热计算的通用方法。冷却通道内考虑了冷却剂层间导热导致的温度分层效应,燃气侧对流换热既可采用传统Bartz公式,又可直接求解边界层控制方程得到热流密度,最终基于MATLAB开发完成了通用的再生冷却推力室准二维传热程序。利用该程序对某氢氧发动机进行了传热计算,并与一维传热程序和三维CFD传热计算结果进行了对比,结果表明：准二维传热计算方法可以计算出冷却通道内温度分层情况,冷却剂温升、流阻计算值与热试数据吻合较好,误差在10%以内,优于一维传热结果,验证了计算方法的有效性;直接求解边界层控制方程得到的热流密度与三维计算结果吻合较好;准二维传热计算时间短,效率高。     

分析与定量测定红外背景干扰的一种方法

为探索红外干扰的定量测定方法以及确定参数对红外背景干扰值大小的影响,分析了大量红外背景图像数据,并以象元电平为单位,对红外背景图像内的干扰噪声进行了计算。经过空间滤波处理和非滤波两种情况计算了图像的光谱密度,获得了关于红外背景图像的空间频率构成的信息,把计算出来的干扰值输入数据库取出多组数据绘图,确定了参数量对干扰电平的影响。     

一种基于推力器控制的卫星质心在轨估算方法研究

为准确估计地球静止轨道(GEO)卫星在轨道机动过程中因燃料消耗产生的质心位置的变化,提出了一种基于推力器连续喷气的卫星质心在轨估算方法。采用推力器在固定时间内连续喷气工作方式以形成恒定的推力器作用力和力矩,根据陀螺测量值用最小二乘法估算推力器产生的星体角加速度值,采用产生正负向相反控制力矩的两个推力器同时工作,以减小对卫星姿态的扰动和三轴间的动力学耦合。给出了卫星质心计算公式,讨论了质心估算中的推力器推力位置测量误差、推力器推力矢量方向角度测量误差、成对工作推力器推力大小偏差、陀螺组合测量噪声、整星转动惯量计算偏差,以及卫星姿态动力学耦合特性等主要误差源对估算结果的影响。基于某GEO卫星的推力器数据,计算获得了在轨质心的总测量偏差。仿真结果表明:理论计算值与仿真结果的误差在允许范围内,方法有效,可广泛用于航天器的质心位置测量,方法有较大的工程应用价值。     

可压缩性修正湍流模型的高超声速飞行器流场模拟研究

采用经可压缩修正后的标准k-ε湍流模型对一类高超声速飞行器模型的气动特性进行了研究。计算中主要考虑了马赫数和飞行攻角的影响。计算结果表明,通过可压缩性修正,标准k-ε湍流模型能准确捕捉激波结构和复杂的压力变化规律;在激波系和预压缩面间构成的流动域内形成了高压均匀流动,实现了飞行器设计目标;在激波结构和激波发展趋势方面,计算结果和实验数据符合得很好,而两者在前体预压缩面上的压比值方面略有差异;经可压缩性修正后湍流模型的计算结果要明显优于原始湍流模型,可作为高超声速气动计算的有效方法。     

卫星载荷磁场优化计算方法研究

针对传统计算方法存在的计算复杂、计算成本高等不足,利用某处地磁场下卫星载荷的磁场测量数据,逆计算出卫星载荷的等效磁化率,再根据等效磁化率就可计算在不同磁化方向、不同地磁场大小下卫星载荷产生的感应磁场。根据均匀磁化卫星载荷的特点,将积分方程法中系数矩阵元素的体积分形式化为面积分形式,并消除积分计算的奇异性,建立基于单元表面积分的感应磁场计算模型,从而降低计算成本。最后,实验结果表明:磁场测量值和计算值吻合得较好,该算法的有效性和可行性得以验证。