2014空间探测活动概览

2014年,国际空间探测活动十分活跃。欧洲的罗塞塔彗星探测器于8月进入了彗星67P的近距轨道;美国和印度的火星探测器分别于9月进入火星轨道;日本则计划在2014年年底用H-2A火箭发射第2个小行星探测器“隼”-2。     

火星探测需要"勇气"与"机遇"

人类在40多年火星探测中,经历了无数次失败.但为了进一步探测这颗红色星球的奥秘,美国于今年6、7月又分别发射了"勇气"号和"机遇"号探测器,这两个探测器上安装了许多用于科研的测试仪器和设备,并采用了许多关键技术     

离子液体电喷微推力器系统设计及性能初步研究

为了研究发射电压和流量对离子液体电喷微推力器性能的影响,设计了一种主动供给型离子液体电喷微推力器,建立了推进剂供给系统、真空系统和飞行时间测试系统,首先对推进剂供给系统进行了流量标定,使用飞行时间法在不同流量和不同发射电压条件下对推力器进行测试,根据飞行时间曲线得出推力器的基本性能。试验证明推力器能够在真空环境中实现正负模式交替发射,得到了推进剂供应系统的流量变化范围和推力器性能随发射电压和流量的变化规律。结果表明该系统推进剂流量供应为100nL/s～500nL/s。发射电流均随发射电压和流量增加而增加,发射电流受发射电压的影响更加显著。推力器推力受发射电压影响较大而比冲受流量影响较大。在实验条件下推力器的推力为112μN～183μN,比冲为250s～315s,效率为77%～90%,表明推力器处于胶体发射模式。     

日本小行星探测器“隼鸟”号准备返回地球

曾在2005年11月登陆小行星“系川”（Itokawa）的日本航宇探索（JAXA）的小行星探测器“隼鸟”号（Hayabusa）目前准备返回地球。     

机载小惯量探针研制及在飞机武器发射中的应用

介绍了一种用于飞机武器发射时测量发动机进口动态温升时序的机载小惯量探针,以其独特的研制方法,较好地解决了机载小惯量测温装置、频响与可靠性兼顾这一测试难题,并在武器发射时,成功地用来评价发动机工作稳定性的影响。     

云制造环境下机床装备资源选择方法

针对云制造环境下机床装备资源具有数量大、异质异构、服务制约因素多等问题，提出了基于多准则决策的机床装备资源选择方法。首先，利用本体论对机床装备资源建模，将物理资源虚拟化封装，实现虚拟资源与物理资源的逻辑映射。进一步地，使用语言变量量化决策者评估信息，采用模糊决策与试验评价实验室（FDEMATEL）和熵值法（EW）相结合的组合赋权法，引入模糊VIKOR（FVIKOR）多属性决策方法对机床装备资源进行综合评估，建立FDEMATEL-EW-FVIKOR的多准则混合决策模型。最后，将该方法应用于某生产制造企业，实验对比决策结果验证了多准则混合决策模型的可行性和有效性。     

行业消息

10月24日18时05分,中国"嫦娥一号"月球探测器在西昌卫星发射中心通过"长征三号"甲火箭发射升空,标志着中国成为了第五个成功发射月球探测器的国家。在发射后两周内,"嫦娥一号"探测器在调相轨道上进行了一次远地点变轨和三次近地点变轨,以进入地月转移轨道。到达月球引力范围后,探测器进行了三次近月制动,最终与11月7日进入距离月球表面200千米的绕     

ISRO深空天线准备实时测试

印度航天研究组织（ISRO）2007年12月15日宣布，用于跟踪Chandrayaan-1月球探测器的深空网天线即将进行性能测试。Chandrayaan-1按进度将于2008年4月9日发射。     

基于AHP和灰色局势决策模型的装备 测试资源选择和优化配置

装备系统测试资源选择与配置是系统测试性设计方案的重要组成部分,目前关于这方面 的理论及相关技术文献十分有限,且基本不涉及具体的评估与决策方法。首先考虑了影响装备系 统测试资源选择和配置的主要因素,确立优化目标的因素集;然后借助层次分析法(AHP)获得各 相关因素的重要程度权重;接着利用灰色局势决策模型综合求解选择问题,形成决策结论。最后 结合案例验证,表明该方法可以对测试资源选择和配置问题进行综合有效的权衡分析,为测试资 源的选择提供一条思路。     

椭圆三体问题下月球L2低能逃逸轨道设计

针对圆形限制性三体问题下求解月球探测器逃逸轨道时,不能充分利用月球椭圆公转动力学特性节约逃逸能量的问题,对动力学模型进行拓展,在椭圆三体问题下建立月球探测器轨道动力学方程与能量表达式。首先通过理论推导,求解了探测器逃逸所需的发射能量与逃逸过程中的轨道能量随月地椭圆相对运动状态的数学表达式,对其进行分析发现,同一环月轨道上出发的逃逸探测器所需发射能量与地月距离呈正相关,而逃逸过程中探测器轨道能量变化与地月相向运动速度呈正相关,从而得出在月球接近其近地点过程中发射逃逸探测器可以最大限度节约发射能量的结论。在此基础上,引入庞加莱截面法设计探测器最低能量逃逸轨道。通过寻找使逃逸轨道所在不变流形的庞加莱截面收缩为一点的发射位置与能量,求解不同地月相位下的逃逸轨道能量需求,进而迭代求解能量最优逃逸轨道。最终,通过对比仿真结果得到,月球真近角为283°时发射逃逸探测器将最节约能量,与理论推导的结果相吻合。相对于圆形限制性三体问题下推导的最低逃逸能量,采用椭圆三体模型设计的低能量逃逸轨道可以节约8%左右的发射能量,对于深空探测等任务来说具有明显优势。     

一种载人小行星探测目标星初选方法

针对载人小行星探测任务目标选取问题,通过对目标星选取影响因素的定量分析,提出了目标星初选方案。首先根据火箭的运载能力提出目标星轨道参数的筛选条件,然后根据地面观测和尺寸约束提出目标星绝对星等的要求,再根据结构的稳定性和温控要求提出目标星自旋周期的范围,最后按照科学价值并综合考虑其他因素建立目标星选取优化模型,得出目标星优选序列。根据提出的目标星初选方案和具体的任务需求进行载人小行星探测目标星选取,得出了目标星优选序列,证明了该方案合理、有效,为载人小行星探测提供一定的技术参考。     

载人小行星探测的飞行模式简

基于载人小行星探测的任务背景,根据其基本的飞行阶段及任务特点,对其探测任务的飞行模式进行分析,其中包括探测器逃逸地球的飞行方式、小行星表面探测方式、返回与再入的飞行方式,重点研究小行星表面探测方式.对运载能力、技术难度、探测器质量规模进行了分析与比较,得出基于着陆对接口概念的近地＋对接着陆＋直接再入的较优的飞行模式,并将该模式进一步划分为9个飞行节点及6个主要飞行阶段,对其飞行过程进行了详细的描述.     

空－空导弹投放系统误差与误差敏感度分析

空对空导弹发射控制参数的计算及其误差分析,是保证攻击有效性的重要环节。介绍了前置追踪攻击原理,给出了空空导弹发射控制参数的计算模型,建立了系统误差分析的仿真结构,提出用小扰动法来研究发射控制参数与扰动误差源的敏感关系,并进行了敏感度计算     

基于脱靶量数据的发射系航迹参数求解方法

针对当前海态巡航飞行试验末段外测无法跟踪测量的实际问题,基于现有脱靶量测量系统,建立了利用某脱靶量测量数据到发射系的转换模型。此模型将脱靶量测量数据统一到发射系航迹中,有利于航迹分析工作。并建立了转换结果的误差估计模型,误差模型充分考虑了脱靶量测量误差、靶船定位误差以及靶船航向角误差。利用仿真数据对转换模型及误差模型进行了计算验证。结果表明,位置误差满足精度要求。该方法对延拓外测处理时段具有积极意义。     

小推力深空探测轨道全局优化设计

 针对小推力深空探测四维轨道优化设计,给出了一种组合优化算法,采用该算法基于二体模型进行了深空探测四维轨道全局优化。该组合优化算法由动态规划算法、静态参数优化算法与共轭梯度算法组成。动态规划算法和静态参数优化算法用以选择最优的发射窗口、返回窗口及相应的近似飞行轨道;基于该近似轨道方案,采用共轭梯度算法（解决两点边值问题）求解精确的最优轨道。通过大量的数值仿真计算,得到了航天器的全局最优飞行轨道,及相应的最优发射窗口与返回窗口。数值仿真结果表明,该组合优化算法对深空探测轨道优化具有良好的通用性和工程运用价值。     

载人登月人货分运与人货合运模式对比分析

由于载人航天任务所具有的确保航天员安全的特殊属性,载人登月任务模式往往因此必须考虑救生等多种环节和因素,变得十分复杂。针对目前载人登月人货分运及人货合运两种任务模式,通过比较分析表明,从安全性、任务风险、飞船设计约束、发射窗口、测控支持复杂度方面来看,人货合运模式要优于人货分运模式,但是人货合运模式中的重型火箭如果被要求按照载人火箭标准进行设计和考核,其研制周期、经费方面的投入将会增加。     

空空导弹越肩发射侧向运动控制器设计

针对空空导弹越肩发射过程,设计了偏航及横滚运动的控制系统。首先分析了越肩发射过程中大攻角阶段的气动特性,提出了控制设计的目标,然后建立了包含未建模特性的偏航/横滚运动方程,在此基础上,利用滑模变结构理论设计了两通道的控制系统,仿真结果表明了该设计方法的有效性。     

Prospects of sea launches for Chinese cryogenic liquid-fueled medium-lift launch vehicles

This paper introduces the sea-launch technology of a cryogenic liquid-fueled medium-lift rocket. It first reviews the current state of sea launch technology, and then gives a brief introduction of China’s New Generation Medium-lift Launch Vehicle (NGMLV). The innovations in the NGMVL, such as responsive test and launch control, a H³ launch model, and unmanned operations, provide convenience for sea launches. Based on these innovations, this paper proposes a sea launch scheme, including the system configuration, test and launch processes, and an improved adaptive design for the rocket. Then, the launch platform is discussed in detail, which integrates the functions of sea transportation, assembly and test, as well as technical and launch areas. The layout and function divisions, fluid filling, gas supply and distribution systems, and lossless storage technology of LH2 are described in order. This breakthrough in sea launch technology will enable China to launch medium and large satellites and constellations ‘both on land and sea’, especially into low-inclination Low-Earth Orbits (LEOs), and it allows China to remain competitive in the fast-paced space industry.     

OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu

In May of 2011, NASA selected the Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security–Regolith Explorer (OSIRIS-REx) asteroid sample return mission as the third mission in the New Frontiers program. The other two New Frontiers missions are New Horizons, which explored Pluto during a flyby in July 2015 and is on its way for a flyby of Kuiper Belt object 2014 MU69 on January 1, 2019, and Juno, an orbiting mission that is studying the origin, evolution, and internal structure of Jupiter. The spacecraft departed for near-Earth asteroid (101955) Bennu aboard an United Launch Alliance Atlas V 411 evolved expendable launch vehicle at 7:05 p.m. EDT on September 8, 2016, on a seven-year journey to return samples from Bennu. The spacecraft is on an outbound-cruise trajectory that will result in a rendezvous with Bennu in November 2018. The science instruments on the spacecraft will survey Bennu to measure its physical, geological, and chemical properties, and the team will use these data to select a site on the surface to collect at least 60 g of asteroid regolith. The team will also analyze the remote-sensing data to perform a detailed study of the sample site for context, assess Bennu’s resource potential, refine estimates of its impact probability with Earth, and provide ground-truth data for the extensive astronomical data set collected on this asteroid. The spacecraft will leave Bennu in 2021 and return the sample to the Utah Test and Training Range (UTTR) on September 24, 2023.

     

基于打靶试验的风扇机匣包容能力评估方法

为保障飞行安全,航空发动机机匣需具有足够的抗冲击能力以包容高速旋转状态下丢失的叶片。针对某型涡扇发动机对开式风扇机匣包容性评估需求,提出了1种结合真实机匣打靶试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。通过使用真实机匣和真实叶片进行打靶试验获得风扇机匣的冲击损伤情况,并基于ANSYS/LS-DYNA进行了瞬态动力学有限元分析。结果表明:采用Johnson-Cook模型预测的机匣伤形状、尺寸以及叶片残余速度均与试验结果接近,验证了数值分析方法的准确性。采用验证过的数值分析方法开展旋转状态下机匣的包容性评估,发现由于撞击姿态差异和失效模式转变,风扇机匣可以包容以100%工作转速飞出的叶片,但机匣出现长裂纹,接近临界包容状态。所提出的方法可以在不具备部件包容试验条件的情况下,以较方便的形式对机匣包容能力可靠评估。