模拟火星大气环境对典型柔性结构热防护特性的影响

随着深空探测任务的逐步开展,火星被视为最重要的载人探测目的地之一,而火星大气环境给柔性结构的热防护带来挑战。文章以舱外航天服手套为柔性热防护结构的研究对象,通过建模实现了舱外手套在火星大气环境冷工况下漏热功率的分析,并开展了模拟火星大气环境下舱外手套的热防护试验研究。结果表明:相比于近地轨道应用,现有舱外手套的热防护能力在火星大气环境中将显著降低,在冷工况下手套的漏热功率超过10 W,且局部热防护不足。在此研究基础上,文章对分析模型的完善、试验方法的拓展以及柔性热防护结构的改进等进行了展望。     

超燃冲压发动机燃烧室出口温度场分布CARS测量

针对超燃冲压发动机研究中对燃烧室出口温度场的测量需求以及暂冲式超燃冲压发动机燃烧台架试验中的应用难点,开发了适用于瞬态燃烧场温度测量的单脉冲相干反斯托克斯拉曼反射（CARS）系统及CARS光谱计算和温度反演软件CARSCF。采用USED相位匹配方式来降低湍流影响,结合多尺度小波分析方法来实现CARS光谱降噪处理,提高信噪比。在暂冲式脉冲燃烧风洞上开展了来流马赫数2.6条件下超燃冲压发动机燃烧室出口温度测量试验,获取了超声速来流（冷态）建立、H₂点火加热空气、建立超声速燃烧流场直至试验结束过程中的燃烧室出口温度,以及煤油/空气燃烧时燃烧室出口温度场分布。结果显示,超声速冷流时温度处于低温（约205K）状态,随着H₂点火加热来流空气,来流温度上升至853K;随着煤油/Air点火,温度急剧上升,稳定燃烧状态下燃烧流场温度为1970K±144K。燃烧室出口截面温度场分布测量结果显示,高温区位于燃烧室出口截面上侧区域,而燃烧室出口截面上中间区域的温度低于上下两侧。燃烧室出口温度分布CARS测量结果与火焰自发光成像结果一致,表明单脉冲CARS技术用于瞬态燃烧流场温度测量的可行性。     

ISS第六代先进EVA手套的发展及验证

简介 航天员能否成功完成舱外活动（EVA）高度依赖于其航天服手套的性能。自从航天飞机工程启动后，基础型的手套设计得到了不断的改进，在航天飞机中使用的EVA手套，最初称为1000系列，至今已经发展到4000系列。在这几代的改进中，材料的发展是最初的着重点。这些材料的变化大幅度提高了手套的性能，但是基础设计、硬件和设计理念都没有显著的改变。     

背入式I-Suit在沙漠RATS测试的评估

背景 2005年的沙漠探索与技术研究（RATS）是由NASA约翰逊航天飞行中心的先进舱外活动小组组织的第七次偏远地区试验。同之前的每次试验一样，这一年的试验对于所有的参与者都提出了新的挑战。主要挑战之一就是有两套加压服装同时参加试验，而这一点从“阿波罗”计划以来从没实现过。[第一段]     

带褶皱的等张力体航天服软关节设计与实验

面向未来行星表面探测任务,航天服的活动性能需要进一步提高。为此,应改进航天服软关节的结构形式。根据等张力体形状内部承压时不存在周向应力的理论,在该曲面周向上加入褶片结构,设计出了带褶皱的等张力体关节,使之能够沿周向弯曲或伸展。为验证关节性能,利用柔性单自由度关节测量设备,进行了多次加卸载和不同运动范围的力矩特性研究,分析了关节的几何形态、等容性以及主应力状态,并将该关节与无褶皱的等张力体关节和平褶式关节进行了比较,最后讨论了关节的优化方向。结果表明,在测试的0°~80°范围内,关节力矩较小,最大容积变化为1.6%。关节弯曲时,等张力体曲面上周向应力仍可忽略不计。首次加载与之后的加载有一定的差异,而不同的运动范围对关节活动性能无影响。与其他两种关节形式比较,带褶皱等张力体关节在几何尺寸、运动形态和活动性能上都具有一定的优势。此外,该关节可在结构和材料方面进一步优化。     

基于PEM的辅助动力装置系统辨识与仿真

辅助动力装置（APU）是一个复杂的非线性系统,为了研究APU的工作特性,必须对其进行数学建模。本文依据某型APU地面试车数据,采用基于预测误差法（PEM）的输出误差模型进行系统辨识,建立了APU某一稳态点的＂小偏差＂数学模型,以满足后续控制规律的设计和研究。MATLAB仿真结果表明,此方法对APU模型辨识可行。验模表明,所建模型精度很高,且能实时准确反映APU性能,因而可在该状态下基于此模型进行控制器设计。     

轴对称无人直升机的一种全向控制方法

针对轴对称构型的无人直升机,在速度控制回路的基础上,提出了一种能够保证飞行过程中航向恒定的全向控制方法。通过分析无人直升机的特征值分布、状态响应和操纵响应特性,得到无人直升机在对称轴的法平面内具有各向一致性,具备实现全向控制的条件。提出了将给定速度在对称轴法平面内进行分解,并考虑侧偏修正的全向控制规律。仿真试验表明,全向控制能够精确地跟踪给定航迹,保持飞行过程中的航向恒定,在不转动机体的情况下,实现向各个方向的飞行。方法也可推广到其他类似的轴对称飞行器。     

多层清除重复间隔阈值的EMD去噪及其应用

为了更好地提升经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)对于Mie散射激光雷达信号的去噪效果,提出了一种多层清除重复间隔阈值(EMD-MCIIT)的EMD去噪方法.首先,对多层固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)进行去噪,应用alter函数对信号分量进行改变.然后,应用重复间隔阈值(EMDIIT)对信号进行滤波.通过信号仿真以及Mie散射激光雷达真实回波信号的实验进行验证,与传统的EMD阈值方法进行比较,结果表明该方法可以有效地去噪,信噪比有了较大的提升,因此具有很好的应用前景.     

机械性反压力手套的生理学影响

舱外活动（EVA）期间，在传统的全压服中，正常的生命维持是通过在222mmHg的绝对压力中呼吸氧气进行的。这种方式需要以氧气对整个人体进行加压。作为一种替代方法，氧气以相同的压力被送入密闭的头盔中，而机械性反压力作用于四肢和躯干上，并与呼吸压力保持平衡。如果利用大弹力的紧身衣提供机械性反压力，由于不再需要坚硬的关节或轴承，在传统的航天服上将产生许多优点。这种概念和早期的试验由Webb公布，而最初对于完整的弹性机械性反压力（MCP）服装的论证由Annis和Webb完成。