航天运载器磁悬浮助推发射关键技术

以航天运输为背景,研究了磁悬浮助推发射的磁悬浮、直线电机、空气动力影响和运载器分离发射等关键技术问题.通过磁悬浮系统比较,确定高温超导体EDS(Electrodynamic Suspension)系统是适合的磁悬浮技术方案,在单元静、动态实验测试基础上,研究其基本静态悬浮导向性能和刚度、阻尼特性,并建立缩比研究试验平台以评估磁悬浮系统的综合性能.通过分析2种直线电机类型及优缺点,确定双边感应直线电机是适合磁悬浮发射系统的一种直线电机加速方式,并确定脉冲磁流体发电的能量供给方案.通过磁悬浮发射空气动力影响分析,优化设计磁悬浮发射装置气动外形和气动布局,得出其基本气动特性,并提出利于实现系统俯仰力矩平衡的气动翼控制方案.研究了运载器同时滑离导轨式定向器分离发射方案,并通过动静法计算分析得出运载器从定向器滑轨上成功分离所需具备的基本动力学参数.      

高温超导磁悬浮助推技术动态特性的试验分析

磁悬浮技术由于其高性能、低成本特性而被认为是一种较为理想的下一代发射 系统方案.在概念研究方案的基础上建立了一套磁悬浮助推缩比试验系统,针对 缩比试验系统的设计要求,建立动态测试试验分析系统,研究了YBaCuO高温超导体组合与 NdFeB永磁体轨道所构成的磁悬浮系统单元的幅频响应特性、阻尼特性以及悬浮刚度特 性等.试验表明,系统共振频率随场冷位置的提高线性降低,在零场冷时达到最低.系统静 态刚度随悬浮气隙的提高逐渐降低,动态刚度受到场冷位置的影响明显.对磁浮系统 阻尼特性进行的试验研究显示超导系统低频下具有弱阻尼特性,并受振动速度的影响.通过 定性分析磁浮系统的综合动态性能,更好的评估系统稳定特性和品质,为磁悬浮助推发射试 验平台工作的稳定性和可靠性提供基本保证.      

2011年的欧洲航天活动

2011年,欧洲的航天活动波澜不惊,没有影响较大的新型航天器入轨,但所有发射都取得了成功。欧洲航天界唯一值得一提的是首次在法属圭亚那库鲁航天发射中心用俄罗斯联盟-2.1b(Soyuz-2.1b)火箭发射了首批2颗"伽利略-在轨验证"(Galileo-IOV)卫星。     

2008年的世界航天活动

2008年的世界航天活动呈现出竞相发展与加强合作并存的景象,各个国家或地区基本完成了预定的发射计划,特别是欧洲、日本和中国都顺利执行了重要的载人航天任务,印度也发射了第1颗月球探测卫星,一些国家的新型卫星纷纷入轨。美中不足的仍然是老问题：由于火箭故障使个别发射出现了失败。     

日本可重复使用运载器计划

□□为了满足未来航天活动日益多样的需求，日本正在开发在可靠性和成本效益方面明显优于现有系统的航天运输系统。然而，由于近年来火箭发射接连失败，日本大范围地修订了原有的发射进度和研制计划，并停止了由H－2运载火箭发射的不载人带翼返回式飞行器——HOPE－X实验飞行器     

俄罗斯质子火箭失败的教训

2011年8月美俄等国家的航天发射都出现失败,可以说是航天史上的一个黑色八月,巧合的是,2012年8月7日俄罗斯"质子"火箭一箭双星发射Express-MD2和印尼的Telkom-3时又遭遇失败,虽然这只是2012年俄罗斯的首次航天发射失败,但是近年来俄罗斯航天发射屡屡出现事故,特别是"质子"火箭去年8月发射Express-AM4时最终卫星入轨失败,这不能不引起人们的思考。     

异彩纷呈的EVA

EVA是英语extravehicular activity(舱外活动)的缩写,也就是人们常说的“太空行走”。它与载人航天器发射入轨、在轨运行和安全返回,载人航天器变轨控制、交会对接和安全分离一起,被我国航天专家称之为载人航天的三大基本技术。当神舟六号取得圆满成功,我国载人航天专家透露,我     

军用航天能力亟待提升

2011年,美俄欧日等航天大国在国家经济不太景气,财政紧缩的困难条件下仍在继续发展军事航天系统,一批先进的侦察、预警、导航、通信卫星发射入轨,还有一些作战快速响应的战术卫星从试验走向战场应用,为军事作战提供进一步的信息支援能力。     

2005年的世界航天活动

□□2005年全球共进行了55次航天发射(失败3次),与2004年(55次发射,失败5次)相比,发射次数持平,而失败率有所下降.     

神八发射创造中国火箭入轨精度最高纪录

"我给它打100分!"长征二号F火箭托举神舟八号飞船精确入轨后,载人航天工程火箭系统总指挥刘宇说,这枚火箭与发射天宫一号的长征二号FT1火箭一起,创造了中国火箭入轨精度的最高纪录。11月1日5时58分07秒,长征二号F火箭点火起飞。在经过583秒的完美飞     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

木星系探测及行星穿越任务轨迹初步设计

基于我国未来木星系探测任务需求,初步设计了任务轨迹。以目前的发射能力,要实现木星的环绕探测必将利用行星借力,需设计借力轨迹。首先将脉冲变轨的轨迹设计问题转化为参数优化问题,在满足2029—2032年间发射并且飞行时间不超过7年的约束条件下,使用PSO算法对发射时刻、借力时刻、深空机动时刻、到达时刻等参数进行优化,使得探测器需提供的总速度增量最小。探测器进入木星系后,利用木卫3借力捕获至环木大椭圆轨道,又利用木卫4构造共振借力,最终捕获至木卫4的环绕轨道。在此基础上,还考虑了天王星飞越的拓展任务,天王星探测器在到达木星时与木星系探测器分离,利用木星借力可无消耗飞往天王星,并在2043年完成天王星的飞越探测任务。     

The DEMETER micro satellite launch campaign: A cheap access to space

The CNES micro satellite DEMETER has been successfully launched on June 29th 2004 by a DNEPR launcher, from the Baïkonur Cosmodrome. DEMETER was the main payload among eight co-passengers.Initiated by CNES in 1998, DEMETER is the first model of the MYRIADE micro satellites line of products; its objectives are both scientific and technological; the satellite has now been flying for science for almost one year.The space head module of the launcher has been developed by the Ukrainian company Yuzhnoye, and a complete fit check test campaign has been performed in December 2003 to confirm the compatibility of the payloads with their launcher interfaces.The launch campaign took place at Baïkonur Cosmodrome from the end of May to the end of June 2004, implying a close partnership between the CNES satellite team and the Russian and Ukrainian launcher authorities: DEMETER has been a pioneer not only for the concept itself, but also for being the first satellite of this range (three axis stabilized, including an hydrazine propulsion system and developed by a national space agency) to be launched on a former intercontinental ballistic missile SS18. The launch service was managed by ISC Kosmotras, and it was the first sun synchronous orbit launch for DNEPR.The present paper deals with the details of DEMETER satellite and its launch, and preliminary results.     

探空火箭定时定点入轨的一种制导控制规律

针对特定探测天体,给出了特殊用途的探空火箭与其实现空间交会的时刻与地点的计算方法.根据特定天体的运行轨道,发射前算出标称交会飞行轨道,装订在箭载计算机内.火箭发射后,利用箭载惯性导航系统确定自身当前的位置与速度,比对标称飞行轨道参数得出飞行偏差,通过控制火箭推力偏斜调整飞行轨道,使探空火箭在交会时刻到达交会点,并在交会时刻相对与惯性空间的速度为0.定义了研究所用的各种坐标系,建立了火箭飞行动力学方程.研究了标称飞行轨道最优交会点选取,交会时间与发射时间计算等问题.给出了发射后动力飞行段的制导控制规律,核心思想是将控制信号分解为时间控制、当地水平面上的海拔高度控制、南北控制与东西控制,通过设置偏置量减小关机后轨道摄动因素引起的漂移.利用计算机数值仿真验证了这种制导控制规律的可行性.     

长征运载火箭发射地火直接转移轨道研究

针对发射场射向范围和低温入轨级在停泊轨道上最长允许滑行时间严格受限下，工程设计火星探测任务发射轨道时，优化保障2~3周发射日期窗口的困难，以及精确设计拼接探测器分离点时刻轨道6根数耗时周期长等问题，提出了加入滑行时间限制再精确双向微分修正的设计算法（有别于传统B平面矢量法）。由地球影响球边界速度直接解出长征运载火箭入轨点轨道根数，将火箭飞行星下点弧段表示成滑行时间的分析式，快速找到满足诸多设计约束的初始发射轨道；并解决了考虑探测器小幅深空机动后火箭发射轨道的深入优化问题。精确力学模型下数值微分改进后，获得高精度计算结果，同等可比条件下运算精度不低于STK软件。实现了从地面起飞到抵达近火点的飞行轨道整体优化，确保了首次探火工程的顺利实施。      

基于RLV飞行过程的氢氧发动机参数设计模型

为了考察氢氧发动机参数选择对可重复使用运载器性能的影响,基于氢氧发动机参数建立了可重复使用运载器入轨飞行过程的计算模型,包括运载器运动方程、飞行控制条件和质量模型,研究了发动机混合比对运载器飞行参数和运载器质量的影响规律.在运载器总质量恒定的情况下,随着发动机混合比由4增大到14,推进剂质量和发动机质量先减小后增大,储箱质量减小,三者的综合效果使得有效载荷质量先增大后减小.      

偏中心定位对弹射过程中飞机姿态的影响

舰载飞机弹射起飞时,由于航母运动等因素的影响,飞机往往无法与弹射轨道对中.针对这种情况,在考虑航母运动以及起落架缓冲和轮胎弹性的基础上,建立六自由度偏中心定位弹射起飞数学模型,研究了在航母典型运动状态下不同初始偏心距离对弹射起飞过程中飞机姿态的影响,结果表明:初始偏心距离对飞机的偏航运动影响最大,偏航运动的幅度随初始偏心距离的增大而增大;在弹射滑跑过程中,飞机的偏航运动有明显的衰减趋势;弹射杆所承受的侧向弯矩随初始偏心距离的增大而增大.研究结果为舰载飞机的设计提供了一定的理论参考.      

太阳高纬探测器的借力飞行轨道设计

行星借力飞行技术可以节省深空探测任务的能量消耗.针对借助内行星引力向太阳高纬度发射探测器这一科学任务,分别以金星和地球为借力星体,运用圆锥曲线拼接法,通过求解兰伯特问题绘制能量等高线图,搜索多天体交会发射机会,设计探测器与借力体轨道周期之比为1∶ 1或2∶ 3的多次借力行星际轨道,获得相对黄道面成大倾角的目标轨道.分析表明,采用多天体交会借力相比单天体借力可大大降低发射能量;3次借用金星或者地球的引力可以使探测器轨道相对黄道面的倾角达到30°左右;3次地球借力轨道性能为最优,需要的地球发射能量更低,而且飞行器进入目标轨道之前的转移时间较短.