质谱分析多系统航天器检漏研究

采用示漏气体初值和终值及样值循环比较测量 ,直接注入示漏气体到收集室标定多系统漏率 ,使标准气样离子流和终值离子流尽可能一致 ,避开四极质谱计测量的线性和长期重复性问题 ,研制了以 GAM50 0质谱系统为核心的多系统航天器检漏设备。分析了收集室密封性能和循环风量对检漏结果的影响、取样和质谱分析的物理过程。在大气环境下 ,最小可检漏率灵敏度达到 1 0 - 6Pa· m3/s。介绍了新型航天器多系统检漏的试验结果 ,提高了检漏的可靠性 ,大大地节约了检漏时间和费用。     

航天器氦质谱吸枪检漏法的不确定度评定

航天器的单点漏率测试往往采用氦质谱吸枪检漏法,因此,研究该方法的不确定度评定具有重要的工程实际意义。文中首次从不确定度的基础理论出发系统地研究了氦质谱吸枪检漏法的不确定度评定方法,并结合一个具体的案例给出了评价的详细步骤。该评价方法可以为航天器的总漏率测试法和真空检漏法的不确定度评定提供一定的参考依据。     

中国空间技术研究院近期出版的《航天科技报告》篇目

中国空间技术研究院近期出版的《航天科技报告》篇目报告编号题目作者ＨＴ－９６００１０泄漏引起的国内外航天事故——航天器防漏检漏技术专题系列报告之一毕龙生等ＨＴ－９６００１１航天密封产品的泄漏检测工作工程及特点——航天器防漏检漏技术专题系列报告之二毕龙生...     

便携式舱内超声检漏仪的研制

针对载人航天器在轨声学检漏的物理过程,以气动声学喷流噪声理论为基础,对气体流过漏孔的声音在舱内传播及信号检测的机理进行了研究,建立了气体泄漏产生的声功率和漏孔的几何尺寸及舱内气压的关系式,发现在毫米级直径的漏孔产生的声信号的中心频率大于20kHz;研究了漏孔产生的声音信号传播的声压同接收方向和距离的关系式,模拟航天器舱内气体向太空泄漏时在舱内检漏的实际工况,进行了不同尺寸漏孔探测距离、探测方位的试验,初步验证了传感器接收到的漏孔声压和传感器法线与漏孔和传感器中心连线角的余弦成正比。完成了在轨检漏仪原理样机的研制,最小可检漏率达到10-1Pa·m3/s量级;定位范围优于20mm,质量小于12kg,功耗小于22W。     

对接口匹配的航天器双主动最优交会研究

研究了两航天器协同轨道机动（双主动）完成近距离交会任务的最优控制问题。在考虑航天器姿态变化、对接口位置及路径约束的情况下,构建了完整的6自由度、26状态的双主动最优交会数学模型。利用高斯伪谱法分别将燃料总消耗最少和交会时间最短两种最优问题离散为大型非线性规划问题,而后应用SNOPT软件包进行了求解。在此基础上通过大量数值计算分析总结了不同初始参数对最小燃料消耗和最短交会时间的影响规律,并与主被动交会形式进行了对比。结果表明,当两航天器质量接近时,双主动交会通常可明显减少燃料消耗,或缩短交会时间;而当质量差距较大时,双主动最优交会逐渐退化为主被动最优交会。     

航天器双主动交会策略研究

从理论上分析了共面近地圆轨道上的航天器的远程双主动交会的问题.根据轨道动力学基本原理,导出各种情况下特征速度的解析解,为航天器变轨时的燃料消耗分析提供了依据.进一步探讨了航天器轨道转移过程中的时间策略,以保证在不同轨道上运行的航天器在同一时刻、同一空间位置交会.上述理论分析的仿真计算结果表明,双主动交会总特征速度和过程耗时都低于主被动交会情形,单星的燃料消耗大大降低,对大范围快速变轨,优势更加明显.     

太阳帆柔性结构动力学仿真分析

研究了太阳帆结构的有限元仿真分析问题.针对太阳帆航天器实际结构特点,建立合理的有限元模型;得出合理的边界预紧力的大小与方向;给出太阳帆航天器伸展臂对预紧力的屈曲模态分析以及屈曲临界载荷;进行了太阳帆结构的无预紧力结构模态分析与有预紧力结构模态分析,并对结果进行了比较.研究结果表明,太阳帆航天器预紧力结构模态分析更为合理,为太阳帆航天器控制系统工程设计与仿真提供了参考数据基础.     

基于同波束干涉测量的航天器姿态测量研究

基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和观测俯仰角的关系进行了分析和验证。结果表明,利用3个地面测站针对航天器上3个下行天线信号开展同波束干涉测量,辅以精度因子约束进行姿态解算,可以获得有效的航天器姿态信息,其精度最高可达0.001°。该方法可以作为在轨航天器姿态测量的备份手段。     

试验设备检漏技术

以中国3200m^3大型空间环境模拟器为基础论述了环模试验设备的检漏技术，目的是为大型试验设备的检漏提供一些有益的思路和方法。文章重点分析了氦质谱检漏仪法，并从理论和实践的基础上对其最小可检灵敏度进行了分析。最后文章对环模试验设备的总体检漏方案进行了论述。     

图解世界载人航天发展史(二十一)

正三、交会对接现代载人航天已经与交会对接融合在一起,可以说没有交会对接就没有载人航天的发展。交会对接在两个航天器之间进行,一个是被动的,称为目标航天器,一个是主动的,称为追踪航天器。交会对接分交会和对接两个过程,先实施交会,靠近后再实施对接。     

基于时延的高精度泄漏点超声定向检测方法

针对当前气体泄漏点检测定向精度低的情况,提出一种基于时延的高精度超声检测方法.该方法利用3个呈等边三角形分布的超声传感器接收由泄漏点产生的超声波,根据3路信号的相对时延值确定泄漏点的方向.为克服采样间隔对时延估计精度的限制,采用基于三次样条插值的时延估计算法估计信号时延值,并对不同核窗长度下的各100组实验数据的时延值进行误差统计,得到其均方差并与其Cramér-Rao下界比较,发现二者的变化趋势具有良好的一致性.在此基础上研究了时延值均方差,超声传感器间距和泄漏点距离对定向精度的影响.结果表明:定向误差随时延值均方差增大而增大,随超声传感器间距增大而减小,随泄漏点距离增大而增大;定向精度比单超声传感器检测方法提高7～10倍.     

泄漏检测技术在航天器中的应用

介绍了国内航天器应用的泄漏检测技术及国外先进的航天器泄漏检测技术和泄漏检测标准；分析了航天器泄漏检测技术的发展趋势。     

Astrometric positioning and orbit determination of geostationary satellites

In the project titled “Astrometric Positioning of Geostationary Satellite” (PASAGE), carried out by the Real Instituto y Observatorio de la Armada (ROA), optical observation techniques were developed to allow satellites to be located in the geostationary ring with angular accuracies of up to a few tenths of an arcsec. These techniques do not necessarily require the use of large telescopes or especially dark areas, and furthermore, because optical observation is a passive method, they could be directly applicable to the detection and monitoring of passive objects such as space debris in the geostationary ring.     

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.      

基于光学图像的撞击坑识别研究综述

当前,随着深空探测研究工作的需要,将信息科学的图像处理、模式识别技术应用到空间探测领域成为必然。基于光学图像的撞击坑自主检测技术就是将信息科学的图像处理技术应用到空间科学研究中的一个很好例证,近年来得到了各国学者的重视。本文针对这一领域的相关研究进行了介绍与分析。首先,对这一技术的研究意义从地质学、天体表面结构和特征数据库建设、探测器导航三个角度加以说明;其次,详细阐述了该技术的研究现状,简要介绍了其中一些经典算法,并将相关算法分为三类:全自主检测算法、半自主检测算法和组合检测算法;最后,提出了该技术研究所面临的难点和未来研究方向与应用空间,以及介绍了作者在这一方面的研究进展。     

A review of instruments and methods for dosimetry in space

Instruments and methods recently used for space radiation dosimetry are reviewed for the purposes of comparison and reference. Passive detection methods mentioned include track-etch, luminescent, nuclear emulsion, and metal foil detectors. These can provide a reliable source of data for all types of radiation, but often require processing that cannot occur in space. Experimental methods of LET determination using TLDs, such as the high temperature peak ratio (HTR) method, are also discussed. Portable readout passive detectors including Pille, MOSFET, and bubble detector systems provide a novel alternative to traditional passive detectors, but research is more limited and their widespread use has yet to be established. Active detectors including DOSTEL, CPDS, RRMD-III, TEPC, R-16, BBND, and the Liulin series are examined for technical details. These instruments allow the determination of dose in real-time, and some can determine LET of incident particles by measuring energy deposition over a known path-length, but size and power consumption limit their practical use for dosimetry. Improved neutron dosimetry and development of a small active or portable readout personnel dosimeter capable of accurate LET determination are important steps for managing the effects of long-term exposure to the space radiation environment.     

多级航天器在有限推力情况下的最优变轨问题探讨

与航天运载器类似,航天器也可以有单级与多级之分。一个多级航天器是由几个具有动力装置的航天器经串联而成的组合体。本文研究这类航天器的最优变轨问题。多级航天器在有限推力情况下的最优变轨问题,实质上属于多级最优控制问题。本文应用多级最优控制问题的求解原理,讨论有限推力情况下,两级航天器在两共面圆轨道之间的两类最优转移问题,给出了确定最优推力程序和最优转移轨迹的定解方程和定解条件,特别考察了级间分离时刻应满足的条件。本文给出的原理同样适用于非圆形、非共面轨道之间的最优转移问题。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。