一种低成本的小型航天器商用成品化(COTS)推进装置

空间航天器的推进装置,因一系列的技术要求,在历史上就趋于专业化.这些技术要求往往不适用于地面系统.这些特殊要求包括:安全性-推进剂常常是较危险的,如有毒、有害、易燃或压力高等;特殊的环境-热环境、机械环境、辐射和失重状态;可靠性-一旦进入轨道,就不可能再有机会更换出了故障的装置.推进系统装置可分为两类:推进剂贮箱和火箭推力器.它们除了应用于空间技术,在其它方面并无用处.因此“商用成品化“(COTS)的思维似乎不太合适.然而,通过工程改进推进系统,COTS在材料和加工方面可降低成本和风险.本文将描述推进装置的典型应用并介绍萨里太空中心是如何使用COTS理念的.推进系统的管路是由各种用电子和机械控制的电磁阀、压力传感器、压力调节器、过滤器和温度传感器等构成.它们既可作为空间项目的特殊工程进行研制,也可采用COTS作为航天设备的替代产品,萨里太空中心侧重于后者.通过有所创新的系统设计,COTS装置完全可以使用.     

含铝浆体燃料燃烧性能研究进展

将高能金属颗粒添加到液体燃料中制成的浆体燃料含有比普通液体燃料更高的体积能量,在航空航天领域显示出潜在的重要应用价值。对国内外已开展的浆体燃料的研究情况进行了总体回顾,介绍了浆体燃料的发展历程,重点聚焦含纳米铝颗粒浆体燃料燃烧特性研究,以微观燃烧特性研究(单液滴为对象)和宏观燃烧性能研究(模型燃烧室为对象)两个不同视角论述了浆体燃料燃烧性能研究中单液滴蒸发/燃烧的理论模型、单液滴蒸发/燃烧特性的实验测量值及浆体燃料模型燃烧室燃烧性能研究进展,呈现了国内外研究机构在该领域的主要研究成果。探讨了现有研究存在的一些问题,如纳米铝团聚体的蒸发燃烧行为研究不足,微观燃烧特性和宏观燃烧性能研究脱节及模型燃烧室设计不利于准确评价燃烧性能等。给出了对该领域研究发展趋势的展望和进一步研究的建议。     

螺旋波等离子体推进器原理研究

电推进作为一种新型推进技术已受到国内外航天界的广泛关注,且已成功应用于卫星、深空探测器等任务。在众多电推进器中,螺旋波等离子体推进器以其无须电极、比冲大、使用寿命长、性能高等优点成为近年来人们重点研究的对象。文章首先从螺旋波等离子体推进器的发展历程、研究现状和发展态势等角度进行了系统介绍;然后对此种推进器的结构组成以及推进原理进行了阐述;并对几种典型离子加速方式进行了研讨;最后对螺旋波等离子体推进器的应用前景进行了展望。     

北京三号B卫星数据处理与传输分系统设计与验证

针对北京三号B卫星高速数据和在轨智能处理需求,设计数据处理与传输分系统。提出标准化、智能化、模块化的设计思路,开发路由、高速存储、通用处理、电源等标准单元的智能处理器,实现数传产品对数据流向灵活可控、功能高集成、在轨可重构的需求。配置高性能FPGA和智能计算芯片,系统实时图像压缩、处理速度达到20 Gbit/s。采用云检测、辐射校正、目标识别、目标提取、目标定位等星上数据智能处理技术,可为在轨图像智能处理建立指标体系提供参考。数据处理与传输分系统通过在轨验证,测试结果满足用户需求。     

宇宙尘埃轨迹探测器信号提取方法及反演精度影响因素分析

利用基于多层金属丝栅网的尘埃轨迹探测器（DTS）可获得宇宙尘埃粒子的速度及电荷信息,对确定粒子起源、揭示带电尘埃粒子与行星际空间环境的相互作用具有重要意义。文章针对利用DTS探测信号提取尘埃粒子速度和电荷信息的方法进行研究,并仿真分析反演精度的影响因素。结果表明,尘埃粒子电荷量和速度大小的探测误差随尘埃粒子速度的增大而增大,随探测器电荷噪声比（QNR）的增大而减小,不受尘埃粒子入射角θy和尘埃带电量的影响;当QNR大于10时,对尘埃粒子的电荷量、速度和运动方向的反演精度分别优于1.5%、0.8%和0.6°。以上结果可为DTS设计及其后续空间应用提供参考。     

点目标假设下的二维精度体系研究

点目标假设下，在二维圆概率偏差线性公式的基础上，给出了基于纵横向均方根误差分段的精确公式。同时应用概率论正态分布理论，对二维情况下均方根误差、圆概率偏差和概率偏差的相互关系进行了研究，通过理论推导和数值计算给出了二维精度指标相互转换的拟合公式，完善了满足工程应用的二维精度体系。研究结果可在精度指标的论证、设计和考核中使用。     

地月平动点尘埃动力学特性原位探测方法研究

为考察在地月平动点EML4、EML5可能存在的尘埃云的动力学特性，需研究能够覆盖较宽速度范围的尘埃颗粒动力学原位探测方法及技术。针对国内即将实施的Kordylewski尘埃云（KDC）探测任务，已有的栅网式尘埃速度矢量探测方法难以满足对高速颗粒的探测需求。作者提出通过在栅网式探测装置最后增加靶标以同时获得高速和低速颗粒的动力学特性参数，并对气凝胶靶标、电阻丝靶标、金属板靶标、电容式靶标、薄膜靶标及光帘式靶标等的适用性和优缺点进行分析比较后，建议采用栅网?金属电离复合式探测方法。     

串列深腔流致声共鸣特性研究

深腔结构在管路中串列布置时会形成强烈的声学耦合效应，内部存在固有声学驻波模态等特征。尤其是当主管路流体掠过串列深腔结构时，前缘流动分离形成剪切涡脱，一旦与侧边腔体固有声模态达到频率锁定和相位匹配，则会产生强烈的流致声共鸣现象。本文有效结合了声模态有限元分析和传感器阵列实验测量，研究了腔体间距和来流雷诺数等对串列深腔流致声共鸣特性的影响。其中的声模态有限元分析获取了无来流状态下的串列深腔声学驻波模态的频率大小和声压空间分布；传感器阵列测量获取了来流雷诺数在(0.26～2.17)×10⁵之间的串列深腔壁面压力脉动的幅频信息和波形规律。研究结果表明：当串列深腔处于半波长布置时，会产生最为强烈的声共鸣现象，腔体内部声压脉动处于同相位振荡模式，同时能够诱发主管路声压与腔体声压反相位振荡；其次，当串列深腔近距离布置时，腔体内部声压脉动处于反相位振荡模式；而处于其他间距布置时，未发生明显的声共鸣现象，压力脉动幅值较低。     

考虑叶轮流动滑移的离心泵盘腔流动模型

为研究离心泵盘腔内外特性，将离心泵盘腔三维流动简化为动静腔一维流动，基于动量守恒方程和径向连续方程，构建了动静腔流动微分方程；积分该方程并应用到盘腔中，引入密封件阻力系数，考虑叶轮流动滑移，修正泵势扬程公式，建立了离心泵叶轮-盘腔-密封环-平衡孔回路的自封闭流动模型。提出了内外迭代相结合的求解方法，实现了离心泵盘腔流动快速计算。通过与盘腔压力测量结果对比表明：使用Stodola叶轮流动滑移系数的盘腔流动模型比使用Wiesner叶轮流动滑移系数的盘腔流动模型的计算精度提高了约3.5%。盘腔流动模型结果表明：泵工况从小流量调节至大流量，容积效率逐渐提高，盖板推力略微逐渐增大。该方法及结论为离心泵盘腔内外特性计算提供参考。     

伺服机构故障下运载火箭自适应重构方法

针对运载火箭飞行过程中发生的伺服机构故障，提出了一种基于奇异值分解(SVD)的自适应重构方法。首先，将伺服故障下重构问题转化为优化问题，完成了对伪逆法、线性规划法、混合优化法3种常用优化方法的分析和评估;其次，针对现有方法的缺点，基于SVD提出了一种求解直接重构问题次优解的改进方法，并给出推导过程。数学仿真表明，所提出的基于SVD改进的自适应重构方法，兼顾了伪逆法的计算高效、线性规划法的输出共线等优点，具有较高的工程应用价值。