空间薄膜结构粘接缝模型的建立与验证

针对Hart-Smith板壳粘接缝模型不适用于空间薄膜结构粘接缝的问题及空间薄膜结构高精度设计中粘接缝二维模型缺失的问题,开展了空间薄膜结构粘接缝模型的建立与验证工作。首先基于Kirchhoff板理论建立了空间薄膜结构粘接缝的三维模型,计算了粘接缝内部剪应力和剥离应力分布;其次,将三维模型映射到二维,建立了薄膜粘接缝二维等效模型,给出了二维等效模型的杨氏模量和强度的计算方法;最后,对薄膜粘接缝二维等效模型进行了仿真校验,仿真结果表明,根据二维等效模型求得的杨氏模量误差为4.5%～11.8%,且该误差与粘接缝宽度正相关。仿真校验证实了粘接缝的主要失效模式为剪切,且粘接缝的等效强度不受粘接缝宽度影响。当粘接缝宽度为5 mm时,二维等效模型比Hart-Smith模型求得的等效强度误差减小了29.2%。薄膜粘接缝二维等效模型为空间薄膜结构高精度设计提供了参考。     

火箭发动机地面水平试车尾流温度场仿真分析

针对氢氧火箭发动机地面水平试车时尾流燃气对地面热防护的影响,分别采用二维轴对称模型和三维模型对发动机尾流流场进行了数值模拟。计算中,采用氢氧单步燃烧反应模型考虑尾流燃气与空气的燃烧,湍流模型选用了标准k-ε模型。仿真结果表明：三维模型中,燃气逐渐向地面流动,地面燃气温度高于二维轴对称模型中的燃气温度;发动机工况变化时,三维模型和二维轴对称模型中的地面燃气温度变化趋势相反,采用三维模型计算具有更好的可信度。     

基于FEKO的二维散射中心建模

为了给雷达目标回波仿真以及目标识别提供真实可靠的模板,在建立目标CAD模型的基础上,利用FEKO物理光学和矩量法相结合的算法得到目标的二维散射数据,并在小角区范围内对其进行二维傅里叶变换,建立了目标在该角区的二维散射中心模型。理论分析和仿真实验表明,该建模方法准确有效地反映了目标的电磁散射特性,在回波仿真和目标识别方面具有较高的实用价值。     

轴对称降落伞稳定下降阶段的流场特性

文章根据降落伞的特点,通过3点假设(伞衣的薄膜假设、降落伞的轴对称假设和流场的定常 假设),将三维复杂流动问题,转化成二维轴对称问题,以节约计算时间。然后,建立轴对称降落伞的流体力 学计算模型,利用数值模拟手段,求解RNG(Renormalization Group)k-epsilon湍流模型下的N—S方程组,获 得与有关单位试验相吻合的计算结果。分析发现带顶孔的轴对称降落伞绕流和亚临界状态下带中心孔的 圆球绕流,在尾流区拓扑结构上几乎完全一致。结果表明建立的轴对称降落伞模型,能够揭示降落伞流场 的本质特性,为进一步研究降落伞流场的流动机理和流固耦合问题打下基础。     

真空紫外辐照引起的聚合物材料质量损失模型及实验验证

基于扩散理论及辐射化学反应理论,建立真空紫外(VUV)辐照引起的聚合物材料质量损失数学模型。采用分离变量法与特征函数展开法,获得材料中挥发物质量随辐照剂量变化的函数关系式。通过实验得到聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酯(PET)薄膜的质量损失数据,拟合求解模型中的参数,验证模型的适用性。实验结果表明,该质量损失模型适用于PI薄膜及PET薄膜,借助该模型可预估VUV辐照引起的材料的质量损失。     

二维展开太阳翼地面展开试验装置设计与验证

针对二维展开太阳翼地面展开过程中重力卸载较困难的情况,设计了适用于二维展开太阳翼的地面展开重力卸载装置,建立了某二维太阳翼在此地面展开试验装置上的动力学模型并进行了动力学仿真分析,分析结果表明太阳翼能够正常展开并锁定,除了太阳翼一次和二次锁定前后瞬间,其余展开过程中吊挂绳索张力最大变化量仅为7％,展开后最大变化不超过2％;该试验装置在某太阳翼上的应用结果表明太阳翼展开前后吊挂绳索吊挂力变化不超过1 N.此试验装置可为其他空间二维展开机构的地面展开试验提供参考.     

轴对称降落伞稳定下降阶段的流场特性

文章根据降落伞的特点，通过3点假设（伞衣的薄膜假设、降落伞的轴对称假设和流场的定常假设），将三维复杂流动问题，转化成二维轴对称问题，以节约计算时间。然后，建立轴对称降落伞的流体力学计算模型，利用数值模拟手段，求解RNG（Renormalization Group）k-epsilon湍流模型下的N-S方程组，获得与有关单位试验相吻合的计算结果。分析发现带顶孔的轴对称降落伞绕流和亚临界状态下带中心孔的圆球绕流，在尾流区拓扑结构上几乎完全一致。结果表明建立的轴对称降落伞模型，能够揭示降落伞流场的本质特性，为进一步研究降落伞流场的流动机理和流固耦合问题打下基础。     

ULE?叠层反射镜二维等效建模方法研究

ULE~?叠层反射镜是实现大口径、低面密度、高刚度空间反射镜的有效途径。为提高ULE~?叠层反射镜设计效率,文章基于蜂窝夹芯结构均质板等效理论,推导了叠层反射镜二维等效模型建模方法,利用有限元法计算二维等效模型自由模态频率,对比详细模型计算结果,验证等效模型计算精度,并结合设计实例验证该二维等效模型在叠层反射镜优化设计中的有效性。分析结果表明,叠层反射镜面密度大于40kg/m~2时,二维等效模型模态频率计算误差优于4%,满足优化设计精度要求。文章提出的叠层反射镜二维等效建模方法大幅缩减叠层反射镜有限元模型规模,实现叠层反射镜有限元模型高度参数化,有效提高了叠层反射镜设计效率。     

吸气式高超声速飞行器助推-巡航轨迹优化

针对吸气式高超声速巡航飞行器建立了纵向平面内的二维轨迹优化模型(包括火箭助推段和吸气式飞行段),其中大气模型、气动力模型和发动机模型均建立了比较详细的模型,能够比较全面、准确地描述吸气式高超声速巡航飞行器的特征;基于配点法建立了适用于高超声速巡航飞行器助推-巡航轨迹优化的方法,在求解非线性规划时引入了规范化处理、稀疏分析和偏导数计算方法等,以提高优化效率;对吸气式高超声速飞行器助推-巡航轨迹进行了优化研究,分析了典型设计参数变化对最优轨迹的影响。仿真结果表明:所建立的方法能够快速、高精度求解吸气式高超声速巡航飞行器轨迹优化问题,并且能够方便地分析设计参数变化对最优轨迹的影响,可用于吸气式高超声速飞行器飞行剖面设计与优化。     

某固体火箭发动机药柱温度场有限元分析

为探索环境温度变化条件下固体火箭发动机药柱温度场的一种简单而有效的技术途径,利用有限元传热分析法,对某固体火箭发动机在温度循环条件下的燃烧室药柱温度场进行了研究。针对不同的药柱结构分别建立了二维和三维传热模型,通过对比计算值与试验测试值可知,与三维模型相比,二维传热计算方法可提高药柱温度场的计算效率,且计算结果与试验测试值吻合度较高,可满足试验预测要求。因此在工程分析中,为快速得到有效的分析结果,可采用二维传热模型分析发动机药柱温度场,其中二维无翼槽模型适于模拟药柱远离翼槽部位的温度场,二维有翼槽模型适于模拟药柱翼槽部位的温度场。     

几种空间材料激光刻蚀的可行性研究

文章针对Kevlar／环氧蜂窝板热冲击试验中发现镀膜刻蚀栅条断裂的现象,提出改进蜂窝板表面状态的两种措施：（1）在Kevlar表面贴Tedlar薄膜;（2）在Kevlar表面贴胶膜。文章介绍了两种对激光吸收率不同的Tedlar膜和三种空间用胶膜材料在真空镀膜以后,用激光刻蚀后材料的微观表面状态、基体损伤等情况,最后得出这几种材料的激光刻蚀可行性结论。     

太阳翼展开过程中锁定冲击载荷研究（英文）

针对一类典型太阳翼,采用NASTRAN和ADAMS软件建立了太阳翼展开锁定通用分析模型;提出了一种改进的铰链建模方法,能够考虑铰链的所有重要刚度系数;最后,研究了有限元模型导入柔性多体模型的模态数、计算步长、铰链刚度和模态阻尼等参数变化对锁定冲击载荷的影响。通过分析可知,计算时需选取足够多的模态数及足够小的计算步长,还要采用较小模态阻尼,以得到冲击载荷的保守设计值。此外,地面试验得到多组刚度测试结果时,应选取最大刚度试验值,以得到保守结果。研究表明,文章采用的太阳翼展开锁定模型能够得到更准确的冲击载荷结果,并易于实施。     

质子交换膜燃料电池用增强型复合膜性能研究

用流延法制备增强型NaIion／PTFE复合膜，用电子扫描显微镜（SEM）观察膜，测试了膜的溶胀率、机械强度及质子传导率测试和单体电池性能，并与市售Nafion0膜进行比较。研究表明：流延法制备的Nafion／PTFE复合膜致密性好，（23±2）℃和（i00±2）℃恒温水浴条件下，Nafion／PTFE复合膜体积溶胀率分别仅为Nafion0212膜的30％，70％，Nafion／PTFE复合膜的最大拉伸强度较Nation212膜高52％，H2渗透率较Nafion0212膜高14％～25％；Nafion／PTFE复合膜的放电电压高于Nation0211膜，当电流密度为1000mA／cm。时，Nafion／F’T—FE复合膜单池放电电压为0．714V，较Nafion0212膜高8％，能满足质子交换膜燃料电池（PEMFC）使用要求。     

马刺狭孔用于Wilkinson功分器高次谐波抑制的研究

文章提出了一种新型的非对称马刺狭孔结构,该结构具有可调控的双带隙特性,并提出基于LCR谐振器的该马刺狭孔的等效电路模型,建立了通过电磁仿真结果提取其电路参数的方程。采用RBF神经网络建模来辅助设计双带隙马刺狭孔,将该马刺狭孔用于Wilkinson功分器高次谐波的研究。实验结果证明,Wilkinson功分器的二次谐波和三次谐波分别降低27dB和34dB。该功分器在3．8GHz处反射系数为-3．5dB±0．3dB,在3．12GHz时为-3．7dB。     

基于单边带OOFDM的TDM/WDM-PON

文章首次提出了基于单边带光正交频分复用（OOFDM）的TDM/WDM-PON方案并建立了一个通道的系统模型。下行采用80Gbit/s的单边带OFDM信号,节约WDM通道带宽资源,减小色散的影响,OLT调整各ONU的子载波个数即可实现动态带宽分配。上行采用20Gbit/s的NRZ信号。利用半导体光放大器（SOA）的增益饱和特性实现了ONU的无色管理。对系统模型进行了仿真,并对结果进行了分析。     

基于模拟退火算法构造girth-12（3，5）和（3，6）-规则QC—LDPC码

文章提出了一种基于模拟退火算法的准循环校验矩阵设计方法。首先,建立了一类具有特殊结构的准循环校验矩阵的设计步骤与模拟退火算法中迭代初始解、目标函数和邻域结构之间的联系,然后利用有记忆的模拟退火算法设计出了两个准循环校验矩阵。利用这两个矩阵,文章对于任意P≥217构造出了girth-12（3,5）规则QC—LDPC码;对于任意P≥449构造出了girth．12（3,6）规则QC-LDPC码。与已知的最好结果相比,该文将girth-12（3,5）和（3,6）规则QC—LDPC码连续存在的码长下限分别降低了420比特和492比特。     

产品数字化设计结构矩阵建模与优化

由于航天器等复杂产品设计过程中普遍存在的信息耦合现象,使得对复杂产品设计项目的定量化管理成为当前项目管理领域的一个难点。文章在布尔设计结构矩阵（Binary Design Structure Matrix,bDSM）的基础上,从任务输入信息的稳定性和对输入信息变动的敏感性两方面出发,运用模糊层次分析法将复杂产品设计过程中耦合任务集进行数字化设计结构矩阵（numeri-cal DSM,nDSM）建模,定量描述任务间的信息关联强度,进而设计了适用于产品耦合设计过程的分解与重构的Epsilon算法,并针对产品设计过程nDSM模型的特点,设计了过程重组的优劣性评价标准,从而完成了对nDSM的分解与重组的评价和选择。     

USO-KBR测距系统建模与仿真

K频段微波测距(KBR)系统是低-低卫星跟踪卫星(SST-LL)重力测量卫星的关键载荷之一,其性能直接影响地球重力场空间变化率的测定结果,而KBR系统中超稳振荡器(USO)的稳定度对KBR系统整体测距精度有着重要影响。文章根据双向测量载波相位对比原理和USO幂率谱模型,对KBR系统进行了建模。首先,描述了测距系统的基本原理、系统功能组成及适用于KBR系统的数学模型;然后,利用Matlab软件对"重力恢复和气候实验"(GRACE)卫星的KBR系统进行了仿真。仿真结果表明,采用该模型和方法后获得的双向测距中误差(RMSE)为9.81μm,与公布的GRACE卫星KBR系统10μm的中误差相符。文章为KBR系统的工程设计提供了仿真分析工具,可为工程应用提供设计参考。     

FMCW SAR频率变标算法研究

根据调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）的特点及其信号模型,研究了频率变标算法在FMCWSAR成像中的成像方法,给出了频率变标处理距离单元徙动（RCM）中的校正压缩处理,以及算法的流程。点目标仿真结果证实算法有效。     

基于共轭模糊函数的时差-频差联合估计方法

提出了一种新的二阶到达时差（TDOA）和到达频差（FDOA）联合估计算法。该方法利用非圆信号具有非零二阶共轭矩这一特点构造所谓二阶共轭模糊函数,通过对该模糊函数进行二维极值搜索获得TDOA和FDOA的联合估计。新方法能够抑制相关噪声,但计算复杂度远小于传统高阶累积量方法。