载人航天器空气环境参数控制非定常仿真分析

为支持乘员在轨驻留,载人航天器需通过空气环境控制系统将众多设计参数和空气环境参数控制在指标范围内。文章建立了一种载人航天器空气环境非定常控制仿真分析模型,包括舱体模块、航天员模块、舱压控制模块、温湿度控制模块以及CO2净化模块。利用该模型分析了载人航天器空气环境参数随乘员代谢水平的非定常变化趋势,并评估了控制系统的工作性能。结果表明:乘员代谢水平变化对空气环境参数有显著影响,通过调节控制系统运行参数可将各空气参数控制在有效指标范围内。人区温度与O2分压、CO2分压和人区湿度有密切的影响关系,不可孤立地进行分析。为载人航天器空气环境参数控制系统的设计和流程改进提供了依据。     

磁强计在航天器上的应用与前景

随着科学的进步,磁强计已被广泛地应用于航天器.本文首先根据磁强计测量原理的不同,对其进行分类.分别介绍各类磁强计的物理测量原理,描述其特性、精度、适用范围.同时概括目前在航天器得到较广泛应用的磁强计.在此基础上,进一步具体分析磁强计作为卫星载荷、姿态测量和控制以及自主导航轨道计算的方法、作用和特点.然后,针对这三个方面应用指出其在航天器上应用存在主要问题和关键技术.最后,对磁强计在航天器上的应用进行总结.同时对其未来的发展进行展望,磁强计在航天器上仍有着良好发展前景.     

航天器软件风险集成管理方法

为确保航天器软件产品功能、性能符合任务需求,安全、可靠地完成飞行任务,需要对其进行风险管理。文章首先介绍了软件风险管理理论研究现状;然后结合航天器软件强实时性、高可靠性和安全性、维护困难等问题,提出了基于系统集成思想的软件风险控制方法;最后以某航天器为例介绍了该套方法的应用成果。研究结果可为识别航天器软件风险,提高软件产品质量提供参考。     

Optimal network topology of relative navigation and communication for navigation sharing in fractionated spacecraft cluster

Navigation sharing as a key technology provides orbit and attitude information broadcasting for the whole fractionated spacecraft cluster (FSC). The navigation sharing concept has already been proposed for some years. However, the problem of achieving the optimal navigation sharing by designing the proper network topology is still unsolved, especially in the case that some members of the cluster have absolute navigation devices, some just have relative navigation devices and some only have communication devices. In this paper, a comprehensive model of describing the navigation sharing problem in FSC is proposed. The model of network topology constructing by relative navigation links and communication links is established. By using the graph theory and genetic algorithm as the tool, the conditions for navigation sharing in FSC with different sharing degrees are obtained. Finally, some examples are presented to test the methods, and it has been found that, the absolute positions and attitudes of all the members can still be determined even some members in FSC have no absolute navigation devices.     

航天器总装过程特种车辆运输问题的研究

文章针对航天器总装过程所涉及的特种车辆转运问题进行研究。通过对特种车辆种类和航天器各平台总装涉及特种车辆数量分析,提出集装箱运输方案并对集装箱进行设计、实施,取得了良好效果,同时指出集装箱化运输也是航天器工装运输的趋势。     

Solar wind turbulence during the solar cycle deduced from Galileo coronal radio-sounding experiments

Seven coronal radio-sounding campaigns were carried out during the active lifetime of the Galileo spacecraft in the years 1994–2002. The observational data analyzed in the present work are S-band frequency fluctuation measurements recorded during the solar conjunctions at different phases of solar activity cycle #23, specifically: periods near solar maximum (three conjunctions), near solar minimum (three conjunctions) and during the ascending phase (one conjunction). These data are all applicable to low heliographic latitudes, i.e. to the slow solar wind. The rms frequency fluctuation and power-law index of the frequency fluctuation temporal spectra are determined as a function of heliocentric distance. The turbulence power spectrum tends to be flatter inside ca. 20 solar radii during all phases of the solar cycle. This coincides with a transition in the flow from the inner acceleration region to the outer region of constant velocity. The radial falloff rate and absolute level of the rms frequency fluctuation are essentially invariant over the solar cycle.     

美国“阿波罗”飞船的振动试验

文章介绍了美国“阿波罗”飞船的振动试验,包括环境预示、计划制定与试验技术。     

基于正弦基础激励的航天器结构模型修正方法

正弦振动试验是航天器系统级和单机产品需要开展的常规试验,充分利用工程中积累的正弦试验数据进行结构模型修正具有重要的工程意义。文章首先介绍了基础激励下结构模型修正方法,通过矩阵分块、待修正参数归一化、参与修正的频率点选择等步骤,推导出基于基础激励的模型修正公式;然后对国际通用算例GARTEUR桁架结构的有限元模型进行修正,分析修正后模型在修正频段内和修正频段外计算所得模态频率,验证修正后模型对模态频率的复现和预示能力,通过对比试验模型、分析模型和修正后模型中4个典型节点的响应曲线,检验修正后模型精度。结果表明:修正后模型的模态频率和响应曲线均与试验模型趋于一致,证实了该修正方法对GARTEUR结构修正的有效性。     

考虑输入饱和与姿态角速度受限的航天器姿态抗退绕控制

 针对航天器姿态控制过程中同时存在输入饱和与姿态角速度受限的问题,提出了一种新型的姿态控制设计方法。该方法在保证系统渐近稳定的前提下,能够显式地给出输入力矩和姿态角速度的最大幅值,并通过引入一个时变锐度参数来增强系统对外部干扰的抑制能力;在此基础上,进一步考虑了由于四元数的冗余性所导致的退绕问题,设计了一组新的姿态偏差函数和偏差向量,使得控制器在满足上述约束的同时还具有抗退绕的优点。仿真结果表明,所提算法能够同时满足输入饱和与姿态角速度受限的约束,并且在较大外部干扰的情况下表现出了很强的鲁棒性,同时成功地规避了退绕现象。该算法为存在多重约束的航天器姿态控制问题提供了一个新的思路和解决方案,具有很好的实际应用价值。     

航天测控系统自主运行的关键技术

航天事业发展趋势和未来需求指明,航天测控系统应该向以自主运行能力为代表特征的智能化方向发展。基于此,提出了标准化的支持与服务、映射现实的体系架构、实时响应的运行模式、服务化的基础平台等4项关键技术。通过将测控系统和卫星系统之间的接口、测控系统和用户系统之间的接口标准化,从而在此基础上建立最优化的操作逻辑。通过在计算机中映射现实系统的思想方法,从而产生稳定性和灵活性兼备的、支持自主运行的,并具有良好进化性能的系统架构。通过实时响应的运行模式可以很好满足全时段和突发性等具有挑战性的测控服务需求。通过大数据和云计算技术构建基础计算服务平台实现基础层与业务层分离,有利于整个系统的持续改进,提高服务质量改善的速度,建立竞争力优势。由此说明,在当前技术条件下实现自主运行的航天测控系统是可行的。