“嫦娥一号”卫星真空热试验中的技术关键

"嫦娥一号"卫星是我国第一颗绕月探测卫星,由于其所处特殊的热环境,造成热控设计的复杂性,随之带来的是对卫星系统热控和真空热试验提出了很高的要求。该卫星在2005-2006年一年多的时间里完成了大量的整星、系统级及大部件的真空热试验,对现有的空间环境模拟试验技术是一个严峻的考验。文章分别从外热流模拟装置设计技术、热试验支架设计技术、数据测量与控制技术等方面所做的技术创新及其在"嫦娥一号"卫星系列真空热试验中的应用情况作了简要介绍。     

10kV太空电子枪的光学系统设计及仿真研究

为使电子枪的性能满足太空环境下的作业要求,对10 kV太空电子枪的光学系统进行设计与仿真研究,给出一套完整的设计方法及流程。首先选择合适的阴极材料,仿真得到电子束的轨迹;而后算出合适的焦距,对一级聚焦电子光学系统进行仿真。鉴于一级聚焦系统不能实现在工作距离为300 mm时束斑直径为0.4 mm的设计目标,进而设计二级聚焦系统并利用仿真分析对系统参数进行优化。仿真分析结果表明,该设计方法能够得到符合工作需求的电子光学系统参数,可为以后太空电子枪的设计提供参考。     

JAXA航天器试验标准基线和量级研究

航天器在发射前需要在地面进行以力、热试验为代表的多项大型试验,以达到模型修正、性能验证、早期故障筛除等目的。各个宇航机构均根据自身航天器验证需求和实际设备能力,编制了诸多航天器试验、验证标准。日本航天器试验标准由NASDA在1979年参照MILSTD-1540系列标准制定,在NASDA改组后,由JAXA负责标准的修订,现行版本为修订于2017年的JERG-2-130A。本文对日本航天器试验标准的发展进行系统的调研,开展与美国、欧洲航天器试验标准的对标研究,以热试验为对象,对比试验基线、试验量级、试验方法上的异同。对标表明:JAXA试验标准更侧重于系统级试验,而在组件级试验上,则对试验基线、试验量级做出了较多裁剪,提供了更强的可选择性。     

国际空间站集成ECLSS/TCS试验综述

空间站集成ECLSS/TCS（环境控制与生命保障系统/热控系统）试验是一种系统级常压试验,用于单舱或多舱整体性能的鉴定和验收。文章介绍了国际空间站的环境试验标准,以及国际空间站计划中美国、欧洲及日本的集成ECLSS/TCS试验发展情况,主要包括试验项目、试验功能及试验平台组成等。根据国际空间站集成ECLSS/TCS试验的特点,提出了我国发展该项试验的建议。     

航天器真空热试验中附加热流的分析及对策

航天器在空间环境模拟器内进行真空热试验时,各种非热沉结构均会产生附加热流。附加热流会造成热平衡试验中背景热流偏大,影响对整器热设计的验证;也会造成无法满足真空热试验所需的低温维持和降温速率要求,影响对航天器环境适应性的有效考核。文章分析总结了空间环境模拟器内造成附加热流的主要因素,提出了相应的改进措施,其中部分措施在试验中已成功应用。     

航天器真空热试验数据可视化系统设计与实现

针对航天器真空热试验测控数据处理现状和需求,通过引入三维数据可视化技术,设计了一种数据可视化系统。该系统运用Java 3D技术,通过虚拟场景设定,将真空热试验试件三维设计模型与热模型结合,实现温度数据—颜色映射,以云图形式显示测控数据,并实现与现有测控软件数据交互。典型试验结果表明:该可视化系统可以实时、真实、直观地显示试件在真空热试验过程中的温度变化情况,为试验过程中的实时温度监视和工况判读提供有效手段。     

载人航天器乘员舱空气龄分布数值仿真及试验研究

引入空气龄指标作为载人航天器舱内空气质量新的评价标准。通过空气龄分布研究,能够找出舱内新鲜空气供给较差的位置。建立了载人航天器乘员舱仿真模型,利用FLUENT软件UDS方程求解了舱内空气龄分布。采用示踪气体下降法对仿真结果中空气龄数值较高的位置进行了空气龄试验,测试结果与仿真结果吻合良好。文章的研究结果有助于指导未来我国空间站乘员舱通风系统的设计。     

卫星真空热试验倾斜姿态模拟装置的设计

为验证月球地形表面坡度以及重力环境对探测器及设备性能的影响,设计了一种探测器倾斜姿态模拟装置。该装置采用双曲柄摇块机构,主要由步进电机、螺旋升降机、转动平台(连架杆)、底框等组成。针对<10-4 Pa的高真空和100 K低温的使用环境以及大尺寸、重负载和高精度的使用要求,讨论了探测器倾斜姿态模拟装置设计时所面临的系列问题及解决方法。该装置已成功应用于“嫦娥三号”以及“嫦娥五号”的真空热试验,满足试验对装置提出的各项指标要求。     

红外灯阵热流不均匀度测试原理分析

文章分析了硅光电池用于红外灯阵热流不均匀度测量的原理,建立了硅光电池的简化数学模型,并用非线性最小二乘拟合方法,根据少量测量数据较准确地求得了硅光电池等效参数.另外,文章推导了硅光电池光生电流与达到热流密度的关系,并探讨了红外灯阵热流不均匀度的测试方法.     

月壤原位成型技术工程适用性浅析

月壤原位成型技术作为月球资源原位利用技术体系中的研究热点,是在月表制造建筑材料及实施月表基础设施建设的关键。文章基于国内外月壤原位成型技术发展现状,根据未来可能的月壤成型任务提出了5种月壤成型技术,分析了其各自涉及的成型体性能与任务需求的匹配性,成本及能耗约束,环境适应性以及成型工艺流程的可实现性等;梳理了形成了月壤原位成型领域的发展建议,对于后续月球资源探测和开发具有一定的借鉴和指导意义。