空间站核心舱俯仰机组热设计及在轨验证

为验证核心舱俯仰机组热控设计能满足空间站任务期间任何工况对机组温度的要求,运用I-DEAS/TMG软件,通过仿真分析确定了核心舱俯仰机组所需的加热功率及被动热控措施,预示了极端高温工况下的最高温度。在轨飞行情况表明：（1）俯仰机组飞行温度验证了理论计算的正确性,二者之间的偏差约3.2%,为后续在轨任务的圆满完成提供了保障。（2）喷管受太阳照射面积越大,头部及电磁阀温度越高。在太阳角为60°时,喷管受照面积最大。（3）低温工况下,有推进剂流道的机组头部和电磁阀温度高于8℃,满足高于0℃的指标要求。（4）惯性飞行姿态对俯仰机组而言,属于高温工况。跟以往飞船系列俯仰机组的被动热控设计不同,核心舱俯仰机组被动热控设计保证了电磁阀温度低于40℃,为电磁阀在合适的温度范围内可靠工作提供了保障。     

货运飞船遥操作交会对接仿真试验系统初步设计与仿真分析

以无人货运飞船与空间站交会对接为背景,设计并构建了一套货运飞船遥操作交会对接仿真系统,用于模拟空间站内航天员遥操作货运飞船进行交会对接,重点是各种时延条件下的仿真试验及评估分析.试验结果表明:在所设定的时延范围内,燃料消耗和任务用时受到时延大小的影响,而对接成功率和安全率则不受影响,即在TV图像和测量数据等辅助下,可完成航天员遥操作货运飞船与空间站的交会对接任务.     

载人飞船推进剂剩余量在轨直接测量技术

在载人航天工程交会对接任务中,基于对载人飞船推进剂剩余量在轨实时高精度测量需求的背景,采用理论分析和试验验证相结合的方法,研究了剩余量直接在轨测量技术原理、影响测量精度的因素及解决措施等问题。研究表明,在轨推进剂剩余量直接测量系统方案具有易于实现,测量精度高,同时能够实时、直观反映系统中各贮箱推进剂消耗情况等特点。     

高速再入飞行试验再入条件优化设计

飞行器返回再入时将经历极高的气动热环境,因此深空探测返回飞行器,尤其是载人飞船需要通过实际飞行试验验证相关性能,为降低成本和研制风险,通常采用大再入角和相对第二宇宙速度较低的再入速度进行飞行试验。为获得能实现高热流密度验证的最小能量再入任务方案,采用优化设计手段对飞行试验的再入角和速度以及倾侧角控制进行设计,经仿真分析表明,优化结果可达到飞行试验要求的热流密度,并可将再入速度需求降低约2．1 km／s。     

空间站舱内飞行器总体设计及试验方案研究

针对我国对能在空间站内部运动、完成飞行试验与在轨服务任务的舱内飞行器的研制需求,设计了一种舱内飞行器总体方案,提出了关键指标要求及子系统层级的舱内飞行器实现方案。在此基础上,对飞行器各系统包括结构、电源、综合电子、通信、GNC等进行了设计与校核。最后,对舱内飞行器的在轨算法试验和地面测试仿真方案进行了分析与设计。方案可行性通过舱内自主交会数值仿真得到了验证。     

载人飞船自主应急返回着陆区适应能力分析

我国现有载人飞船自主应急返回着陆区是按照空间实验室任务阶段之前应急返回需求设计的,在空间站任务阶段,航天器轨道高度和轨道倾角设计范围与前期有较大变化,因此,有必要分析现有自主应急返回着陆区能否满足后续任务需求。通过进行载人飞船应急返回问题分析,提出了弹道式返回等价分析模型。构建了星下点轨迹、应急着陆区边界、弹道式返回航程计算等数学模型,形成了适应能力分析判据。对现有自主应急返回着陆区适应能力进行了仿真,采用STK对仿真结果进行了验证,并给出了着陆区调整的具体建议。论文研究成果可为我国空间站阶段的应急返回着陆区设置提供参考。     

密闭舱室内微生物污染问题及其防控体系

载人空间站、星球基地、星际飞船中温湿度等环境条件适宜,如不采取有效的监控措施,可能会出现微生物大量繁殖。在空间舱室环境中很多微生物活性更高,其对材料腐蚀性更强,且由于人类在空间舱室环境下免疫力降低,因此致病危险更大。为此概述了空间站发展到现在所面临的微生物污染问题,分析了空间微生物污染的三种主要来源包括人体内和体表、航天器系统生产过程、货运飞船,指出了空间站微生物污染对人类健康和对材料腐蚀两方面的危害,介绍了国际空间站的微生物安全保障措施,其中包括空间舱室微生物污染监测体系和飞行前后密闭舱室内微生物污染防控体系。在分析美俄实践经验的基础上,提出了我国空间站微生物污染防控体系方案设想,为解决我国密闭舱室微生物污染问题提供了参考。     

国际空间站微重力燃烧项目规划及进展

对NASA近期在国际空间站等平台开展的微重力燃烧研究项目的实验装置、研究内容和进展等进行了调研与展示,旨在为中国空间站微重力燃烧科学的发展方向提供参考依据。目前,NASA通过开发国际空间站燃烧集成架的扩展设备、利用货运飞船平台以及国际合作等方式开展了一系列微重力燃烧基础科学和防火安全的相关研究,通过研究NASA将提高对高效清洁燃烧的认知,并完善未来飞船材料阻燃标准与防火安全策略,同时NASA也计划通过地基设施建设升级以降低研究成本并提高效率。     

欧洲无翼飞船的再人、降落和着陆技术及验证

取消了欧洲有翼载人航天运输系统“赫尔梅斯”计划之后,研完了多种可能的无翼再入飞船方案,用于人员运输、空间站人员救援以及后勤补给任务。飞船结构的复杂性必须在先进性和可能性之间平衡。在欧洲飞船设计中遇到的一项挑战是要求在欧洲大陆精密着陆。本文介绍了无翼再入飞船再入、降落和着陆综合方案的策略。设想的飞船为密封舱型,不具备有翼飞船的横向和机动能力。必须进行适当的技术研究才能满足新型载人航天运输系统对着陆和回收的要求。此外;强度设计以及成本方面的设计必须仔细研究。本文研究了下列问题:着陆场选择敏感性、空气动力学性能、飞行控制定律、气动减速装置特性以及最后的缓冲着陆特性等。在下列方面进行了综合研究,即弹道降落伞与可控翼伞、制动反推火箭与气袋。提出了本方案的技术要求和有关的验证方法,以及总体方案演示程序。     

一种大型载人航天器的情景照明系统设计

现阶段航天器照明系统主要以满足工作照明需求为目的,并未充分考虑航天员长期在轨的生理和心理因素。针对这一问题,提出了一种可以应用于空间站舱内LED情景照明系统方案。从总体方案、场景模式、光源和控制、通信及软件框架进行了方案设计及阐述,并对方案进行了试验验证。初步结果表明,该情景照明系统更加符合人体生理和心理需求,能够实现远程控制,有望提高航天员在轨舒适度,提高空间站任务效能。     

神舟七号飞船伴随卫星轨道控制及在轨飞行结果

阐述神舟七号飞船伴随卫星轨道接近及绕飞试验阶段(从与飞船分离到形成绕飞轨道)的高可靠、高精度轨道控制方案,介绍试验任务目标、轨道控制策略、轨道控制系统、轨控参数计算、星上自主轨控管理系统设计,通过在轨飞行试验验证轨道控制考察和系统设计的正确性。     

天宫一号频繁轨控条件下快速测定轨精度及策略分析

2016年,中国将要执行空间站与货运飞船的快速交会对接试验,该试验要求飞船起飞后6 h完成与空间站的交会对接。工程实践中需要对飞船进行多次远导控制,其间留给快速定轨的数据时长最少可能只有5 min,这对短弧定轨精度提出了较高要求。利用天宫一号在轨运行期间实测数据开展了快速测定轨试验,试验频繁轨控条件下5 min数据时长的快速测定轨精度。试验结果表明,不同条件下短弧定轨精度差异较大,这为快速交会对接试验带来了较大风险。为了提高短弧定轨精度,制定了利用轨控前后数据联合解算轨控从而增加定轨数据弧段的方法提高短弧定轨精度的定轨策略。分析结果表明,该定轨策略有效提高了短弧定轨精度,可满足快速交会对接试验轨道维持控制要求。     

基于本体理论的空间站短期任务规划领域建模研究

规划领域建模是解决空间站短期任务规划问题的关键技术之一。通过对比分析空间站短期任务规划问题,梳理了其规划领域特点,归纳总结了领域建模需求;基于本体理论分别建立了规划领域本体模型、对象概念本体模型和方法概念本体模型,进而构建了空间站短期任务规划领域体系,规范化描述了领域内的概念及其关系。最后通过在货运补给与微重力实验两类任务建模上的成功应用验证了所建立模型的有效性。     

气动磁镜聚变推进器的火星探测任务分析

将气动磁镜聚变概念拓展到空间推进器应用,分析了不同等离子体密度和氢推进剂质量流率下聚变推进器的比冲和推力变化范围,理论计算表明其比冲可达10 000 s以上,推力最高可达几十牛。在此基础上,进一步采用气动磁镜聚变推进器对地火转移任务进行了数值仿真。假设推进器初始质量为100 t,仿真结果表明:当飞行时间在282.42~639.76 d变化时,剩余质量从88.59 t提升至98.24 t。相关分析表明基于气动磁镜的聚变空间推进器通过调节比冲和推力组合方式,可以很好地满足未来火星载人和货运任务对飞行时间和有效载荷份额的不同需求,是未来高性能空间推进器发展的一种候选方案。      

机载武器作战使用可靠性综合验证

为减少机载武器可靠性验证试验样本量和降低验证试验风险,通过对机载武器作战使用可靠性验证的工程需求、试验方案、统计模型、验证方法等进行研究,提出了一种利用研制试验数据和定型飞行试验数据的作战使用可靠性综合验证方法。针对机载武器的特点,根据变动统计理论,考虑性能验证与可靠性验证的要求,综合利用研制试验数据和定型飞行试验数据,给出作战使用可靠性综合验证方案,进而制定设计定型飞行试验方案。实例表明,在不改变生产方风险和使用方风险的情况下,该方法可有效地验证机载武器挂飞可靠性和自主飞行可靠性指标,显著地减少定型飞行试验样本量,大幅节约研制成本,并缩短研制周期。     

美国公司发射“龙”飞船向国际空间站运货

美国太空探索技术公司研发的＂龙＂号无人驾驶货运飞船于美国东部时间10月7日20时35分（北京时间8日8时35分）由＂猎鹰9＂号运载火箭从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,飞赴国际空间站,首次正式执行美国国家航空航天局指派的往返于地球与空间站之间的任务。     

空间站航天员出舱活动验证方法与项目

为保证出舱活动任务成功和航天员安全,需对空间站出舱活动所涉及的人、机和环境要素进行充分试验验证。由于在地面难以创造出失重和真空的复合环境,需利用各种验证方法,分阶段、分现场验证出舱活动剖面。剖析航天员出舱活动验证的复杂性,归纳提炼验证方法思路;以出舱活动程序为牵引,系统分析了出舱活动中所涉及的人、机和环境要素,识别各要素之间接口验证需求;确定验证方法和试验现场,整合构建了覆盖出舱活动全任务剖面的验证项目,并应用于空间站出舱活动试验验证。验证试验覆盖全面,提高了研制效益,可推广应用于空间站后续舱段研制。     

欧洲有了货运飞船

宇宙飞船就像是一座桥,把地球与空间站连接在一起,否则,空间站就成了大海中的一座孤岛。能担当天地桥梁角色的除了宇宙飞船外,还有航天飞机。而宇宙飞船多为运人的。随着空间站的发展,运货量不断增加,从1978年开始,苏联把联盟号载人飞船改装成专门的无人货运飞船,即去掉飞船的环境控制与生命保障、返回着陆和应急救生等载人航天的特设系     

充气式减速技术试验器的设计和飞行试验

为验证充气再入与式减速技术的原理和返回工作程序,研制了基于多充气环结构的飞行试验器,介绍了试验器的设计方案、技术指标、飞行试验方案,并对试验器的核心装置——充气锥的设计进行了说明。开展飞行试验对部分关键技术进行验证,并对地面试验和演示验证飞行试验情况进行了总结。飞行试验结果表明,基于多充气环结构的充气式减速系统方案合理,折叠包装效率较高,与运载平台分离后快速充气展开,返回过程满足气动减速要求,着陆速度达到预期要求;柔性气动减速技术、刚柔耦合结构设计技术、多充气环结构加工制造技术、高效折叠包装及有序展开技术、快速充气技术、地面试验技术等关键技术得到了验证。     

ATV、HTV与ISS交会对接技术分析

简要介绍了自动转移飞行器(ATV)和HII转移飞行器(HTV)总体参数、结构组成、与国际空间站(ISS)交会程序和飞行任务概况,总结了飞行任务规划和程序设计特点,分析了ATV和HTV交会对接试验验证、交会对接任务安全性和可靠性设计、应急程序设计等方面的规律与启示。