基于自主规划的载人航天器飞行程序设计

针对航天器飞控任务中因飞行程序的准确、实时需求,对地面人力、物力和测控资源强依赖的现状,提出基于自主规划的载人航天器飞行程序设计方法,并设计了飞行程序自主规划系统。自主规划系统由测控覆盖计算模块、知识配置模块和规划调度模块组成,测控覆盖计算模块自主生成进出测控区的程序,知识配置模块对指令约束条件等航天器模型进行描述,规划调度模块以约束条件传递的方式规划任务程序,实现不依赖地面的自主飞行程序设计。通过建立自主规划系统与控制等分系统之间的信息交互,可有效解决飞行程序与控制的协同问题,并实现不依赖于测控资源的紧急故障处理。     

超高速撞击声发射信号在Whipple结构中的传播时序特性研究

为研究屏/舱声发射信号传播时序特性,以典型Whipple防护结构为例,利用二级轻气炮对其进行超高速撞击实验。首先,利用独立于靶件的“遮挡板”阻挡弹丸击穿前板形成的二次碎片云撞击后板,利用布置在前、后板特定位置的超声换能器采集单纯的前板声发射信号,分析信号模态特征,结果表明：前板信号主要包括S0、A0和S2等三种模态板波,经圆柱支撑构件传播进入后板之后,全部转换为A0模态板波。在此基础上,建立了屏/舱声发射信号到达时序预测公式。其次,撤除遮挡板,利用布置在后板特定位置的超声换能器采集前、后板信号的混叠信号,分析两种信号的到达时序并与预测结果进行对比,结果验证了达时序预测公式的有效性。     

舱压对载人航天器密封舱姿态光学敏感器安装精度影响分析

姿态光学敏感器是航天器在轨姿态控制的重要部件,其安装精度直接影响航天器的姿态控制精度。为了研究舱压对载人航天器密封舱姿态光学敏感器安装精度的影响,以某载人航天器密封舱外安装的姿态光学敏感器为研究对象,通过对其安装精度要求、安装状态与舱体变形情况的分析,提出了一种敏感器在设计阶段布局的分析方法。在地面进行了模拟充压试验,验证了分析方法的有效性。根据分析和试验结果在型号后续设计中进行了相应的布局改进,改进结果满足了敏感器安装精度要求并经过了飞行试验验证。     

航天器表面瞬态测温用薄膜热电偶的研制

根据航天器表面测温的需要,研制了一种K型(NiCr-NiSi)薄膜热电偶。该型热电偶采用射频磁控溅射技术在针型高温陶瓷基体上制备薄膜热电偶,其热电偶结点厚度为微米级,能够与航天器表面有效贴合,实现航天器表面的瞬态高温测量。通过物理试验验证,该型薄膜热电偶测量最高温度能够达到800℃,测量相对误差在±0.5%以内,满足返回式航天器表面高温的瞬态测温需求。     

行星保护的防控环节分析及实施建议

行星保护是指在深空探测任务中,通过采取一定的预防和控制手段,避免地球和地外星球之间发生交叉生物污染的活动,这对于地球生物安全和生命起源探索均具有重要的意义。文章明确了行星保护概念应包括避免地球的物质污染地外星球(正向污染)和避免带回的地外星球物质污染地球(逆向污染)。对已有的行星保护任务类别进行分析,重点讨论了行星探测任务中的生物污染防控环节及其特点,如正向污染中的选材、生产、运输、发射、飞行等环节,以及逆向污染中的样品采集、返回、运输、研究和销毁环节。最后,从正向污染、逆向污染及策略3个角度,提出了行星保护的实施建议,如探索灭菌方法、建立材料数据库、无菌总装及返回样品的密封、保存、隔离、销毁等。     

空间站多舱测试数据综合分析系统的设计与应用

为解决空间站地面多舱联合测试数据集中分析问题,文章设计了综合分析系统架构,包括利用数据抽取、转换和加载(ETL)工具整合多舱数据库组建数据仓库;开发综合分析软件定制参数查询页面;检索数据仓库,实现多舱数据的比对分析;对分析结果进行本地存储,辅助测试判读人员自动生成分析报告。通过地面试验,结果表明:综合分析系统不仅能满足多舱段航天器联合测试数据集中分析的需要,同时,支持单舱测试数据的查询、分析,具有一定的工程应用价值。     

航天器数字化综合测试状态管理系统设计

传统航天领域使用纸质表单对测试状态进行管理,导致测试状态管理数据分散,流程审批复杂,状态管理数据查询困难,管理效率低下。文章针对状态管理中存在的问题,提出面向服务和流程的数字化解决方法,并根据该方法开发了综合测试状态管理系统。该系统将实现的功能视为服务,将审批手续视为流程,充分利用数字化的技术手段,使测试状态管理流程审批及数据归档标准化,并将各类综合测试状态信息转化为结构化的数据,便于计算机系统自动读取、利用、存档、查询、汇总及分析。在载人飞船综合测试中的应用结果表明,测试状态管理的水平与效率有了很大的提高,可为今后实现航天器远程测试提供技术基础。     

应用无线射频识别技术的空间物资管理系统

针对"国际空间站"(ISS)空间物资管理存在效率低的不足,提出一种应用无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的空间物资管理系统。介绍了空间物资管理中的地面物资管理和在轨存货使用管理流程,提出了物资管理系统的具体方案,并详细阐述了系统组成、物资信息识别功能、物资信息管理功能和使用操作要求。物资管理系统在航天工程中的应用结果表明,该系统可实现对地面物资高效、简易、方便和快捷操作的目标。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

地月空间NRHO与DRO在月球探测中的应用研究

针对地月系统三体问题低能往返轨道转移在月球探测中的应用研究，结合天体借力飞行技术与混合优化技术，系统分析了不同目标轨道与借力方位对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响，给出了往返轨道设计初值的选择策略。针对轨道设计初值猜想问题，首先采用遗传算法与二体Lambert转移快速确定轨迹拼接点初值。在同时考虑近月点与近地点多约束条件下，基于序列二次规划算法与多重打靶法进一步对燃料最优的地月往返轨道进行研究，并推导了约束方程解析梯度提高设计效率。最后分析近月点高度、不同目标轨道的转移时间与燃耗变化特性，对于考虑月球借力的地月空间轨道往返转移设计及参数选取具有重要的参考价值。