基于不确定性的飞行器分离可靠性建模与分析方法

为实现飞行器分离任务可靠性的定量分析和高效精确评估，研究了高超声速飞行器分离任务过程中各种不确定性因素对分离可靠性的影响，提出一种基于不确定性的飞行器分离可靠性建模与分析方法。面向高超声速飞行器分离任务需求，建立分离动力学仿真模型，综合考虑分离过程不确定性因素的影响，利用灵敏度分析方法识别主要不确定性因素，构建分离可靠性模型。针对此模型，提出一种改进主动学习Kriging(IAK)的分离可靠性分析方法，通过新的采样策略选取失效概率更大的采样点作为新增训练点，进行高效可靠性分析。实例结果表明，该方法能够准确描述不确定性因素对分离过程的影响，提升分离可靠性定量分析的精度和效率，为飞行器分离方案的精细化设计提供支撑。     

高温高声强行波管的传热动态建模方法

文章针对热声疲劳测试中的传热问题提出了一种基于控制框图的新型建模分析方法,并用此方法分析了高温行波管内的多物理场耦合问题,同时针对模型的可靠性进行了试验和高精度数值仿真计算验证。研究表明,该方法可以针对多种工况快速有效地分析和仿真行波管内测试段的动态传热过程,满足工程设计快速预测的需求。     

一种基于时序路径的FPGA接口时序测试方法

针对航天高速高可靠FPGA接口时序测试,分析了FPGA接口类型及测试需求,介绍了一种基于时序路径的FPGA接口时序测试方法,结合时序路径模型,阐述了异步总线接口时序测试的测试流程和计算方法,并给出实际案例。该方法集成了功能仿真和静态时序分析的优点,特别适合极限工况下的FPGA接口时序验证,已经应用到多个航天高可靠FPGA接口测试中,与传统的动态门级时序仿真相比,能显著提高验证效率和测试覆盖率。     

基于AvSim+的卫星可靠性建模与分析

基于AvSim+可靠性仿真分析软件,对卫星可靠性建模和分析进行了研究。首先说明了利用AvSim+进行可靠性建模的程序,给出了卫星系统中几种常见可靠性逻辑关系的建模方法,以及软件采用的蒙特卡罗仿真运算的原理和特点。然后针对典型卫星应用本文方法进行建模和分析,给出了部分分系统的分析结果。最后比较了基于AvSim+进行卫星可靠性建模分析与传统RBD方法的特点,基于AvSim+的卫星可靠性建模分析方法能更准确表示卫星系统的可靠性逻辑关系。     

基于真空试验的热光学集成分析方法

为了能够有效利用空间光学遥感器(空间相机)真空环境下的试验结果开展相机温度场对光学系统性能影响规律的定量研究,文章在典型热光学集成分析流程的基础上,提出一种基于空间相机真空试验(含热平衡试验和热平衡条件下成像试验)的热光学集成分析方法。通过对关键技术环节的详细描述,论述了实现基于真空试验的光-机-热耦合仿真分析的技术途径。基于真空成像试验的热光学集成分析方法能够有效地将热光学的分析与真空试验数据相结合,获取最为接近相机实际状态的热光学分析模型及方法,从而指导空间相机的光、机、热方案设计及优化。     

表贴塑封器件的老炼方法初步研究

目前在高可靠性应用领域里已开始有限地选用工业级表贴塑封器件。为提高整机的可靠性,需要对表贴塑封器件进行可靠性筛选,而老炼是其中至关重要的环节。相比比较成熟的直插器件的老炼方法而言,表贴塑封器件老炼尚有一些问题需要进一步研究与探讨。文章对表贴塑封器件与直插器件老炼过程中的结温控制方法进行了比较与分析,指出了两者结温控制的主要区别。基于此,提出基于等效热阻估算及结合器件壳温控制结温的表贴塑封器件老炼试验方法,对包括SC-75、UCSP等封装的元器件进行了老炼试验和测试。筛选后的元器件已应用于工程实践,并通过了一系列的试验考核。     

泵压式发动机精细化热分析技术

上面级泵压式发动机结构复杂、经历的热环境复杂多变,须通过严格的热控设计以保证飞行过程中发动机部组件温度在合适范围内,因此研究泵压式发动机的温度变化规律对发动机研制具有重要作用。文章在分析上面级泵压式发动机热环境特点的基础上,提出了泵压式发动机的热分析建模方法,采用热网络法进行了泵压式发动机精细化热环境分析。通过发动机热平衡试验验证了热分析模型和方法的正确性,获得了发动机在飞行过程中的温度变化规律,可为后续泵压式发动机热分析提供参考。     

应用双层集总参数法的微小卫星简化热分析方法

针对微小卫星方案设计阶段热分析的需求,提出了一种简化热分析方法,适用于热耦合性较好的微小卫星热分析。该方法将卫星的温度分析分为稳态温度水平分析和温变幅度分析两方面,可实现小时级的热分析且结果准确。经对比某微小卫星的简化分析结果与基于物理模型的全数字仿真分析以及热平衡试验,结果表明:简化分析计算结果偏差小于3℃,满足工程计算需求,能够真实反映卫星的温度水平,可应用于微小卫星方案阶段的热设计。     

微纳卫星在轨温度场快速分析

微纳卫星低成本和方案快速迭代的特点,对其热控系统提出了简化、通用、快速设计等新要求。文章考察分析微纳卫星在热控系统设计方面所面临的困难和技术挑战,针对一般性椭圆地球轨道给出空间外热流随时间变化的计算方法;在此基础上,针对微纳卫星的结构和传热特点,提出整星热平衡方程对真近点角的连续积分方法和卫星温度场的多节点集总参数分析方法,并建立相应的数学模型,对微纳卫星算例进行计算分析和结果验证。结果表明,相对于传统商业软件网格划分建模的分析途径,该方法能对微纳卫星各主要部件的在轨温度变化进行快速建模和计算,可为微纳卫星热控系统的设计和优化提供便捷的初步评估手段。     

空间相机电子设备热设计

电子设备是空间相机重要发热源,需要通过合理的热设计将热量及时导走,维持电子元器件温度不致过高。根据空间相机各电子设备所处空间环境、结构特点及内部电子元器件热特性,提出了相应的多种不同的热设计方法,采用热仿真分析、热平衡试验两种方法对设计进行了验证,对比了两种方法所获取的温度数据。结果表明两种方法所获取元器件结温均满足温度降额指标要求,且相差不大,充分验证了热设计方案的有效性和仿真分析的准确性。     

复合材料层合板的可靠性分析方法

基于复合材料层合板的一阶横向剪切变形理论,提出了同时考虑层合板面内和分层破坏的可靠性分析方法。该方法考虑了层间应力对层合板分层的影响,结合Tsai-Hill理论和层合板分层判据,给出了安全余量的表达形式,并考虑了各失效模式之间的相关性。在失效分析过程中,采用蔡氏所提出的刚度退化规律进行刚阵的减缩;利用随机有限元方法对安全余量进行敏度分析,结合改进的一次二阶矩法求解可靠性指标;用改进的分枝限界法寻找主要失效路径;用PNET法计算系统失效概率。计算表明,当考虑分层失效时结构系统失效概率有所增加,这是符合工程实际情况的。因此,设计过程中考虑分层失效是必要的。     

地球同步轨道卫星多阶段任务可靠性建模

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动态多阶段任务分析方法来计算地球同步轨道卫星转移轨道段首次变轨的可靠性。经与传统非任务剖面可靠性分析方法的计算结果比对可知,基于任务剖面的可靠性建模分析方法可得到较为真实和精细的结果,有助于卫星的轻量化设计和研制效益提高。     

通信卫星在轨热控功率评估研究

电加热器是航天器常用的主动热控措施,合理准确的电加热器在轨工作分析技术可以有效地评估热控功率设计的经济性。为了获取通信卫星热控功率准确的使用情况,研究了热控功率的电流评估、开关量评估方法,通过在轨实际数据对上述方法进行了验证。根据地球静止轨道通信卫星热设计和遥测数据,给出了电加热器在轨使用规律和平均功率,结果表明:目前国内通信卫星加热器总功率余量大于48%,具有较大的统筹优化空间。该评估方法为在轨热控性能评估技术提供了新的思路,评估结果可作为设计热控功率、制定在轨智能管理策略的参考。     

一种航天器射频设备频谱兼容性分析方法

针对传统航天器系统级电磁兼容性设计的不足,阐述了航天器射频设备频谱兼容性分析方法的原理,并通过2个实际工程案例,证明了该方法的有效性。最后,给出了使用该方法进行频谱分析的步骤和注意事项,如应对电磁干扰裕度留有余量。     

临界倾角轨道卫星双轴太阳翼热性能研究

卫星太阳翼的在轨温度状况直接影响电池阵的光电转换效率及太阳翼的可靠性。分析了 临界倾角轨道β角的变化规律,利用Ideas TMG建立了双轴太阳翼的轨道热分析模型, 根据β角和摆动轴位置设计了温度计算工况。对影响太阳翼温度状况的相关参数进行了 灵敏度分析,研究了临界倾角轨道卫星双轴太阳翼不同工况下的温度与温差变化。β角 的分析方法及太阳翼的建模方法适用于其它卫星及其太阳翼的热分析。     

基于遗传算法和神经网络的梁板结构可靠性优化

基于结构系统静强度可靠性分析、神经网络和遗传算法,对空间梁板结构系统进行了可靠性分析和基于可靠性的优化设计。结构可靠性分析中,给出了安全余量以及安全余量对各变量敏度的显性表达式,便于各安全余量间相关性计算和可靠性计算精度提高。结构优化中,用神经网络和遗传算法,每代遗传操作中只需用传统方法计算1次结构系统可靠性指标,将该代最优解对应的数据加入神经网络的训练样本,从训练样本中删除最次样本,使训练样本不断处于更新状态。数值算例表明：该法收敛平稳、用时较少,具较好的收敛性和较高的计算效率。     

结构化平面表面发射率的计算方法及其验证

结构化高发射率辐射表面广泛应用于红外定标、超低温冷源和吸波热沉等，发射率为其核心指标。结构化高发射率表面的设计首先是确定其表面结构单元的尺寸参数，如尖锥的高度、结构角等，然后设置高发射率涂层。为准确获取所设计结构化高发射率表面的发射率，文章依据经典的传热学公式推导给出一种分析计算方法，并采用仿真分析、样件测试等形式验证了该计算方法的有效性。此方法适用于方锥、尖劈和蜂窝等形式高发射率表面的设计计算。     

折纸结构折叠运动学分析的节点坐标法

折纸结构在可展结构的工程实践中具有重要应用价值。为对折纸结构的折叠过程进行运动学数值模拟，文章基于广义逆矩阵理论，提出基于节点坐标的折纸结构折叠过程的运动学分析方法，以实现通过节点外力控制折纸结构的折叠运动；提出一种空间折纸基本单元，采用典型Miura Ori数值模型的折叠计算验证此基本单元的可行性；通过完整折纸结构模型与含有开口的折纸模型，对动不定折纸体系的折叠过程进行分析与考察，阐明其折叠路径与结构刚体位移的联系。数值结果表明，文章提出的方法可行，分析准确。其研究能够以节点坐标为未知量，为折纸结构的研究人员及设计者从节点坐标控制角度提供一种可行的分析方法。     

基于马尔科夫再生过程分析阶段任务系统的可靠性

分析阶段任务系统（PMS）的可靠性是一项重要的工作。为了方便分析大部分已有的分析方法都假设阶段持续时间是确定的或者阶段内过程是齐次马尔科夫过程，这些方法不能够分析实际存在的大量一般的PMS。为此本文研究具有随机分布的阶段持续时间和阶段内过程是马尔科夫再生过程（MRGP）的一般PMS的可靠性分析。由于引入MRGP，一般PMS的阶段内活动可以是指数，确定或者其他一般分布。本文首先给出了一个实际有效的5元组模型框架来刻画该类PMS的动态行为，然后利用已有的MRGP分析方法，说明了阶段内条件瞬时状态占有概率矩阵的计算方法。为了避免为整个PMS构造一个巨大的MRGP，在假设阶段边界允许记忆丢失的条件下，本文给出了一个系统可靠性的有效计算方法，该计算方法是两步的分治方法，首先对每个阶段内的MRGP进行分析，然后利用分析结果通过矩阵乘获得系统的可靠度。通过本文给出的方法可以有效的分析一般PMS的可靠性。     

星载激光通信终端在轨机动对温度影响

对激光通信终端在轨瞬态温度变化开展了仿真，以期研究在轨机动的影响、热分析和热试验时机动模式的简化模拟。通过合理地分析与简化，建立终端的轨道热分析模型，准确模拟在轨机动，根据典型机动模式、外热流和涂层退化等因素设计了计算工况，得出了终端在轨运行过程中的温度场随时间和姿态变化规律。结果表明：不同机动模式下的温度变化存在差异，最大可达23.0℃，采用固定姿态或一维转动的简化热分析或热试验不能准确模拟实际飞行温度，甚至不能部分替代二维转动热分析或热试验；光学天线和反射镜的温度控制是制约终端工作的瓶颈，为终端设计合适的避光机动策略，可大幅度提高温度稳定度和均匀度。研究结果可以为光机电设备在轨机动策略的设计和改进提供参考。