大推力发动机高温隔热屏设计及优化研究

以卫星用大推力发动机高温隔热屏为研究对象,根据传热机理建立了其瞬态传热模型。对不同边界温度条件下高温隔热屏的瞬态传热过程进行数值仿真,且经对比,仿真计算出的隔热屏温度值与试验结果吻合良好,验证了模型的准确性和适用性。利用该模型设计了某卫星高温隔热屏,并分析了隔热屏覆盖层发射率、反射屏发射率、比热容等对隔热屏瞬态隔热性能的影响。研究结果为隔热屏的设计和优化提供了依据。     

某发动机喷管周围流场研究

运用Fluent流体动力学软件,采用结构化网格和RNG k-ε湍流模型研究了热试车条件下,某带高温隔热屏发动机喷管周围及隔热屏上温度场的分布,计算结果与试验结果吻合较好.研究结果表明：推进系统热试车条件下,高温隔热屏各组成部分温度均在各自耐受温度以内;高温隔热屏能有效地将发动机羽流的对流及辐射进行隔离,避免高温燃气对发动机周围的推进系统组件进行再加热.     

高精度星敏感器热设计研究及仿真验证

为实现某高精度星敏感器在空间复杂热环境下的可靠应用,对该星敏感器的热设计进行了分析研究,并选取典型的高温工况和低温工况进行讨论。基于热网络模型对高温工况和低温工况计算及仿真分析,提出了星敏感器与卫星舱体在导热和隔热2种安装情况下的热控措施。分析结果表明:当星敏感器导热安装时,将安装面温度控制在-15～0℃,在其外表面包覆多层隔热组件,可使整机温度适宜;当星敏感器隔热安装时,在其盖板外表面喷涂热控白漆,将遮光罩与盒体隔热安装,设置用于温度补偿的电加热片,将安装面温度控制在-60～-30℃。     

局限空间内的静态星模测试支架设计

某通用卫星平台配置的星敏感器设备的在轨热控制用星敏辐射器及其安装支架与星模安装位置存在空间干涉,在进行星模测试前必须先拆除星敏辐射器。文章针对此问题,对星敏设备安装流程和空间尺寸特点进行分析,提出一种用于受限操作空间的静态星模测试支架。通过计算星模测试所需的光轴角和旋转角的允差,经精确尺寸设计,利用结构微变形,合理设置测调策略,在受限空间的约束下实现了星模测试支架的小型化,以及星敏辐射器的安装与静态星模测试的兼容。静力分析和星上试验的结果均验证了设计的可行性。小型化星模测试支架的应用降低了卫星总装风险,优化了总装流程,提高了总装效率。     

卫星大部件二维转台装配工艺方法

为了满足某卫星大部件二维转台在地面重力状态装配后，保证其在轨解锁前精度一致性，提出了二维转台装配工艺优化方法。首先通过模拟载荷配重试验，探索转台星上接口重力下变化规律，保证结构板组合加工偏差，优化卫星层板组合加工工艺方法;其次分析二维转台机构变形，采用卸载装星工装，并对二维转台卸载装配前后关键变形进行精测对比。二维转台通过模拟试验和卸载装配后，保证了地面重力压紧状态和卸载状态下装配精度均在设计指标内，满足卫星二维转台装配要求。通过模拟试验确定结构加工公差余量，在进行卸载装配时，对卸载前后精度精测对比，是卫星大部件载荷装配工艺的正确方法。     

一种卫星低频接口自动测试系统

针对卫星低频接口测试主要依靠人工操作,导致接口测试自动化程度低,测试效率不高,测试受主观因素影响大的问题,通过对现有测试工具和测试方法的分析,并充分考虑系统的可靠性和安全性,设计了一种卫星低频接口自动测试系统。该系统包括一套硬件设备和一套控制软件,硬件设备与星上电缆通过转接电缆连接后,在控制软件的控制下自动完成星上电缆中所有待测点的接口测试工作。测试结果表明:测试效率提高了50%;系统规范了低频接口测试流程,并有效降低了测试人员的劳动强度。     

整星隔振器的隔振性能分析

根据某配重卫星对隔振性能要求,设计出了一种安装在适配器和星箭界面之间的整星隔振器.建立合理的整星隔振系统有限元模型,在星箭界面上分别施加特定的横向和轴向载荷谱,进行随机振动分析,以验证其隔振性能.对比施加隔振器前后的计算结果,说明所研制的整星隔振系统能够有效地隔离高频段卫星的横向和轴向振动,降低运载火箭发射时传递给卫星的环境载荷,提高卫星发射的可靠性.     

一种四通式星敏感器支架结构设计与分析

为了提高在轨几何定标精度,遥感卫星高精度姿态测量和控制是关键环节之一;星敏感器是最精密的姿态测量部件,提高星敏感器的在轨指向精度意义重大。星敏感器的指向误差主要是由星敏感器支架(以下简称星敏支架)受空间环境影响产生的变形所导致。文章针对某遥感卫星星敏感器指向小于2″精度需求,设计了一种四通式星敏支架,可提供3台星敏感器的安装接口,实现星敏感器一体化安装,并对星敏支架的热稳定性进行了研究。采用有限元法对星敏支架进行了刚度分析,并结合最小二乘法分析了在轨极端工况下温度变化引起星敏感器光轴的变形量。结果表明:星敏支架的带载基频为119Hz,整机振动工况下,星敏感器安装面最大响应不超过8gn,可为星敏感器提供良好的力学环境安装界面;在轨期间星敏支架最大温度波动小于0.5℃,星敏感器指向精度为1.2″,能够实现星敏感器指向精度要求,可为后续星敏支架设计提供参考。     

多任务轨道光学遥感卫星推进舱设计

基于舱段模块化设计概念,设计了一种适应于有高燃料需求的多任务轨道的高分辨率光学遥感卫星平台的推进舱。该推进舱结构由大直径承力筒、并联式贮箱安装支架、十字隔板和环形底板组成,向上为大型遥感载荷和设备舱的承力舱段,向下提供与星箭适配器的接口,舱内集中布局推进分系统设备,不仅可满足500~1200kg范围燃料承载要求,同时经地面总装和测试表明具有刚度高、质心低和扩展性强等优点。模块化的推进舱舱段设计提高了我国遥感卫星平台对不同类型轨道的适应能力,一方面扩充了我国遥感卫星平台系列的产品型谱,另一方面可与整星其它舱段并行进行总装测试,显著缩短卫星研制周期。     

遥感相机通信适配器的设计与实现

卫星平台搭载与卫星星务计算机系统通信接口类型不一致的遥感相机时,星务计算机系统与遥感相机间无法进行通信,导致遥感相机不能正常工作。针对星务计算机系统与遥感相机计算机控制系统通信接口类型的不一致,设计并实现了遥感相机通信适配器。通过遥感相机通信适配器,完成遥感相机计算机控制系统和星务计算机系统间通信接口的转换,实现了二者之间的通信。在工程应用上,首次利用遥感相机通信适配器解决了星务计算机系统与遥感相机计算机控制系统通信接口类型不一致的问题,提供了解决二者之间通信接口类型不一致的新途径,为今后卫星平台搭载与卫星星务计算机系统通信接口类型不一致的遥感相机做了成功的实践。     

国产光学卫星影像几何精度研究

受卫星设计和关键硬件制造水平的限制,我国高分辨率光学卫星影像的自主几何定位精度与国际先进水平仍有一定差距。针对在轨的国产光学卫星的影像几何精度问题,文章从误差源分析入手,提出了国产光学卫星影像几何精度提升理论和方法,通过在卫星数据处理过程中自动检测、消除包括设备安装,姿态、轨道测量,相机畸变,时间同步等多种误差,提高了卫星影像的几何精度;并对高分辨率卫星数据的几何精度提升状况进行了验证。结果表明:经过所提出的几何精度提升方法处理后,国产卫星的带控制点影像几何定位精度均可达到1.5像素,显著优于原设计指标。     

双通道旋转变压器安装同轴度对使用精度的影响

基于旋转变压器的测角原理对双通道旋转变压器因定、转子安装偏心造成其测角精度的影响进行了分析,发现旋转变压器安装的偏心量与精度误差呈线性关系。对某双通道旋转变压器安装偏心对精度的影响进行测试,结果表明:理论与实测数据相吻合,根据测试结果给出了双通道旋转变压器安装使用的建议。     

星箭适配器（PAF）隔振技术的进展

星箭适配器（PAF）隔振技术是指在不修改卫星原有结构的前提下,设计具有隔振效能的适配器或在适配器与星箭界面之间引入隔振装置,以隔离卫星发射阶段轴向或侧向的振动。该技术可以降低卫星的质量控制成本,提高卫星发射的可靠性。文章对星箭适配器隔振技术国内外研究进展进行了总结和评述,对美国CSA和欧空局EADS的产品做了介绍,并对我国星箭适配器隔振技术的未来发展途径提出了建议。     

热防护系统多层隔热结构传热分析及性能研究

由外部高温合金壳板及内部多层隔热结构组成的金属热防护系统被认为将在未来重复使用运载器上大面积采用。分析了多层隔热结构内导热与辐射的复合换热问题。采用二热流近似方法分析了纤维席内的辐射热流。分析了多孔介质纤维席内气体、固体有效导热系数。并应用有限差分法建立了多层隔热结构瞬态传热数值分析模型。反射屏层数、发射率及纤维席厚度、密度是多层隔热结构重要的设计参数。详细的分析了这些参数对多层隔热结构隔热性能的影响，总结了提高多层隔热结构隔热性能的方法。     

燃烧室缝槽气膜冷却方案研究

针对超音速飞行器冲压发动机高马赫数、长航时的特点,结合工程计算方法和设计思想,建立了燃烧室缝槽气膜冷却过程一维计算模型,详细研究了各主要因素对气膜冷却效果的影响,并给出了某型冲压发动机高温燃烧室缝槽气膜冷却结构参考设计方案。结果表明,通过改善结构布局,合理分配缝隙冷气流量,可以有效地提高气膜冷却效果、降低壁温,适应高温燃气参数分布对隔热屏的热防护要求。     

长征二号E火箭复合材料接口支架

长征二号E运载火箭的上部通过接口支架和卫星相连(图1)。接口支架的作用是支承卫星(包括近地点发动机),实现火箭与卫星的过渡。接口支架的下端通过包带连接系统与火箭相接,在火箭完成推力任务后,通过控制系统将包带解锁,实现卫星与火箭的分离。 接口支架在结构重量上每节约1kg就等于增加1kg有效载荷,所以国内外所有运载工具所采用的接口支架都寻求先进的材料和工艺,以求降低结构重量。     

基于工作流的分布式小卫星自动测试系统设计与实现

文章针对小卫星传统电性能测试过程中自动化程度低这一情况,分析了目前测试方法中存在的资源利用率低、流程优势缺乏、测试场地拥挤等问题;利用先进设备接口,结合网络、数据库等信息化技术,将工作流技术引入到小卫星电测中,提出了一套基于柔性工作流的分布式小卫星自动测试系统;描述了系统的运行环境,分析了系统总体框架结构并给出了运行实例。实践表明,这一方法提高了测试的自动化水平,优化了测试流程,为实现小卫星产业化发展做出了有益的探索。     

第二代490N发动机热控设计

为解决“东方红四号”卫星平台因第二代490 N发动机点火而导致其周边重要结构件温度偏高的问题,重新对发动机周边结构件的热控进行了设计,包括采取隔热垫、高温隔热屏、热防护筒及控制对接框表面状态参数等热控措施,同时利用TMG热分析软件对改进的热设计进行了分析验证。分析结果表明:对接框在发动机点火期间的最高温度为57.5℃,小于温度指标上限值（70℃）,且余量充足;发动机支架的热变形情况也满足指标要求,验证了改进热控设计的正确性。     

碳/环氧复合材料两次表面镜基板成型工艺研究

介绍了碳/环氧复合材料两次表面镜基板的结构与设计要求、选材和材料特性试验,确定了工艺方案及制造工艺流程。解决了成型工艺、质量控制及平面度精度控制等主要技术难点。经试验,制件各项技术指标满足设计要求,其研究成果应用于某同步轨道气象卫星前太阳屏结构中,取得满意的结果。     

某航天小卫星的真空热试验

文章简要介绍了某航天小卫星真空热试验中对于试验工况的确定和外热流模拟方法的选择,通过试验验证了卫星热设计的正确,同时也指出外热流加热周期应与星内设备电测周期同步,必须充分考虑加热回路的承载能力,并注意试验设备导线漏热的影响,以及防止高温下挥发物质可能对光学组件的污染。