航天器热平衡试验技术评述

航天器热平衡试验是航天器研制过程中的一项重要试验。随着航天技术的发展,以及设计验证方法的改进,对航天器热平衡试验提出了新的要求。在总结以往实践的基础上,结合航天器的热控设计,根据既能满足设计验证的要求、又可以简化研制流程的原则,提出了存在的问题和研究重点。     

基于热平衡试验的某空间相机热光学集成分析

为研究某空间相机温度场变化对光学系统性能的影响,利用该空间相机热平衡试验温度测试结果,开展了相机光机主体的热光学集成分析,并依次完成了相机温度场反演、热变形分析、光学系统性能分析,以及热光学分析结果同试验测试结果的对比。结果表明：温度是影响该相机光学系统性能的主要因素之一;将光机主体温度控制在设计值能够最大程度上减小热变形对于相机光学系统性能的影响;而当光机主体温度发生变化时,热变形会使得相机焦面偏离初始焦面位置,因此需要对相机进行合理的温控设计并配合焦面调焦来满足在轨成像的需要。     

航天器热平衡试验中的热流测量技术

文章介绍了在航天器热平衡试验中到达航天器表面或被其吸收的红外辐射热流密度的测量技术。     

航天器热平衡试验故障诊断的模型与方法

航天器在热平衡试验中经常会暴露设计制造上的缺陷,因此有必要对它进行实时的故障诊断。同时热平衡试验经验较少,所以采用了一种基于模型的故障诊断方法。应用了一种新的热平衡试验温度预测的数学模型,与试验数据相比较,结果令人满意;在此基础上,模拟了热平衡试验中由于太阳电池翼故障而出现的温度场异常情况,并且和正常情况比较,给出了故障诊断的方法。     

航天器热平衡试验及其虚拟试验技术

文章从热平衡试验的目的出发,讨论了热平衡试验的平衡判据、航天器热数学模型和试验验证;展望了将真实试验与虚拟试验相结合的航天器热平衡试验的发展趋势:不仅热平衡试验的工况大为减少,每个工况的时间大为缩短,而且试验方法将会发生根本变化。     

热平衡试验中密封舱内雷诺数保持的模拟方法

论述了航天器具有通风系统的密封舱内,在采用降压法的热平衡试验中,雷诺数保持的必要性。根据我国当前条件与航天器的实际情况提出了雷诺数保持的方法,对试验专用风机的要求以及雷诺数保持的检验等方面的内容。     

航天器热平衡试验方法国内外标准比较分析

航天器环境试验中的热平衡试验是航天器研制过程中必不可少的试验项目和重要程序。GB/T 34515—2017《航天器热平衡试验方法》的编制借鉴国外航天器环境试验最新技术成果,同时将国内航天器热平衡试验工程经验加以总结和提炼,涵盖各试验单位在实践中普遍运用的试验方法,标准条款具有较强的实用性。文章将该标准与相关的国外标准进行对比分析,明确国内外标准的异同,以期为该标准的实施应用和推广提供参考。     

无味卡尔曼滤波在热平衡试验中的应用研究

在航天器热平衡试验中应用温度外推预报技术可以快速准确的给出航天器的极限热平衡温度，缩短热平衡试验时间，降低航天器的研制成本。介绍了一种新颖的热平衡试验数据外推方法——无味卡尔曼滤波(UKF)，分析了UKF的应用效果，结果表明应用UKF外推能够在较短的时间内更准确的获得航天器的极限热平衡温度。     

航天器瞬态热平衡试验技术的新探索

文章以某型号航天器热平衡试验为工程应用背景,在正样星中用星内仪器按在轨飞行状态工作的方法实现仪器的内热源,用表面薄膜加热器模拟航天器表面多层部分的外热流,用红外加热笼模拟散热面的外热流,藉此实现了瞬态热平衡试验.     

航天器热平衡温度预测的粒子群算法

为解决航天器热平衡试验温度外推预测方法中存在的问题,提出了热平衡温度预测的粒子群优化算法。根据热平衡温度模型,建立待优化的目标函数以及热平衡温度粒子群算法的计算流程。依据某型号卫星热平衡试验的前期温度数据,对热平衡极限温度以及瞬时温度进行预测,并与实测数据进行了比对。计算结果与实测数据相比具有较好的一致性,所提出的方法可有效地应用于航天器热平衡试验温度预测。     

电子学设备热真空/热平衡试验一体化技术

航天遥感相机电子学设备在研制过程中需要进行热真空试验与热平衡试验。电子学设备热真空试验与热平衡试验的一体化技术能够更为合理地组织热试验进程并进一步提高研制效率。为了研究两种热试验一体化技术的可实现性,文章分析了两种热试验的内在联系,提出了采用一套热边界模拟装置在一次试验中先后完成两种热试验的试验方法。在此基础上,文章以某项目电子学设备为仿真实例,重点分析了热平衡试验的可实现性,从而验证了一体化技术的正确性。     

红外笼、红外加热片和太阳模拟器对比热平衡试验圆满完成

近日,北京卫星环境工程研究所的预研课题大型太阳模拟器热试验方法研究取得重大进展。该所在北京空间飞行器总体设计部热控室的通力配合下,完成了红外笼、红外加热片和太阳模拟器的对比热平衡试验。     

基于过程神经网络的热平衡温度预测研究

为缩短航天器热平衡试验周期，以降低航天器研制成本，提出了一种基于过程神经网络的热平衡温度预测模型。为简化该模型的学习过程，提出了一种基于正交基函数展开的基本学习算法，利用基函数的正交性不仅可以简化模型中的时间累积运算过程，而且能提高模型对解决实际问题的适应性。同时，为增强模型的外推预测能力，在基本学习算法的基础上给出了一种基于新增样本的学习算法，使模型既能对新增样本进行快速学习又不损失对原有样本的记忆。实际应用表明，该预测模型能够利用某型号卫星热平衡试验中某监测点进入稳定工况后40小时内的试验数据提前42．5—68小时获得该监测点的极限热平衡温度。     

空间操作中的灵巧飞行控制方法

空间操作中的灵巧飞行控制是指通过模仿生物的决策与运动方式,采用多种执行机构相互配合协调控制完成空间操作任务,在任务过程中能够进行实时决策且各项性能指标均能达到最优。文章引入灵巧控制的思想,提出了一种灵巧飞行控制方法。按照生物运动协调的方式,采用冗余执行机构各取所长协同配合,利用计算智能结合人类智慧完成对失效卫星的接近轨迹规划,实现抓捕过程中可达性、精准性、敏捷性、平顺性与鲁棒性的全优。采用神经网络完成对轨迹规划结果的学习,将规划和控制合二为一。对失效卫星的跟瞄、接近和捕获过程仿真表明:采用传统规划与控制方法的服务卫星无法在失效卫星状态突变时完成抓捕,而采用灵巧飞行控制方法的服务卫星,在失效卫星翻滚状态发生突变时能进行快速决策,成功对失效卫星进行捕获,且接近抓捕过程的性能指标比失效卫星翻滚状态未突变时几乎没有损失,从而验证了灵巧飞行控制方法的可行性和有效性。     

空间环境对航天器热设计影响分析

空间环境对航天器热设计技术、热控材料的选择、热设计的试验验证等都带来了重要的影响,在满足总体要求的情况下,必须考虑空间环境的影响因素。同时,发展对空间环境有较强适应能力的设计技术和热控材料的研究是今后需要认真考虑的问题。     

高精度伞状天线热设计优化及热平衡试验验证

高精度伞状天线温度场影响天线在轨运行型面精度,而天线肋组件作为天线型面保持最重要的部件,其热控设计合理性对保证天线在轨正常工作尤为关键。通过对天线肋组件采取保温、加热设计,在热控实施过程中控制影响漏热的主要因素,使得天线肋温度满足在轨使用要求,通过整机热平衡试验验证了天线肋热设计的合理性。     

一种航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法

针对典型航天器热控设计与传热过程特点,建立了设备与舱体动态耦合换热集总参数模型。提出了一种基于热时间常数的航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法,给出了双节点耦合换热型航天器系统的热时间常数定义,建立了热平衡温差与温度变化率的对应关系。提出了基于Levenberg-Marquardt最小二乘法温度曲线拟合的热时间常数实时修正方法,该实时修正方法可用于多节点耦合换热航天器热平衡温度稳定判据确定。讨论了目前广泛采用的航天器热平衡试验温度稳定判据的适用性,研究结果可用于指导航天器热平衡试验中温度稳定判据确定。     

空间资源的利用和开发现状

外层空间被称为人类的第四环境。在这个人类新进入的空间环境中,现已探明可供利用和开发的空间资源有以下6类:航天器相对于地面的高位置资源;高真空和高洁净环境资源;航天器的微重力环境资源;太阳能资源;超低温热沉资源及月球资源。本文简要介绍这几种空间资源的利用和开发现状。