Simple method for performance evaluation of multistage rockets

Multistage rockets are commonly employed to place spacecraft and satellites in their operational orbits. Performance evaluation of multistage rockets is aimed at defining the maximum payload mass at orbit injection, for specified structural, propulsive, and aerodynamic data of the launch vehicle. This work proposes a simple method for a fast performance evaluation of multistage rockets. The technique at hand is based on three steps: (i) the flight-path angle at each stage separation is guessed, (ii) the spacecraft velocity is maximized at the first and second stage separation, and (iii) for the last stage the thrust direction is obtained through the particle swarm optimization technique, in conjunction with the use of the Euler–Lagrange equations and the Pontryagin minimum principle. The coast duration at the second stage separation is optimized as well. The method at hand is extremely simple and easy-to-implement, but nevertheless it proves to be capable of yielding near-optimal ascending trajectories for a multistage launch vehicle with realistic structural, propulsive, and aerodynamic characteristics. The solutions found with the technique under consideration can be employed either for a rapid evaluation of the multistage rocket performance or as guesses for more refined optimization algorithms.     

天基监测空间碎片有效载荷效能评估方法研究

介绍了用于天基空间碎片监测的主要载荷,包括可见光监测相机、微波雷达和激光雷达。根据评价指标体系,按照评价指标设计的原则,设计出评价指标的体系结构,建立基于AHP（采用层次分析法）的综合指标评估模型。利用评估模型实现对三种监测载荷进行评价分析,选择出效能最优的有效载荷。为天基监测载荷评估提供科学依据与评估方法。     

一种卫星通信系统效能评估方法研究

通信效能评估是开发、使用和优化卫星通信系统的基本任务。通过对卫星系统通信能力指标体系的分析,分别运用单向链法和模糊评价法,确定了通信指标的权重和归一化效用函数。结合实例对函数模型进行了验证,为评估卫星通信系统的综合效能提供了一定的参考。     

一种改进的过零检测分析方法

过零检测法是一种经典的调制域分析方法,它原理简单,计算方便,对单载频、线性调频和FSK信号有着较好的效果.但过零检测法无法分析相位编码(BPSK)信号.因此提出了一种改进的过零检测算法:零点斜率测频法.通过仿真验证,证明了该方法是一种有效的雷达脉内特征分析方法,它不仅可以分析单载频、线性调频和FSK信号,还可以分析BPSK信号.     

基于模糊隶属度的雷达对抗系统作战试验鉴定

针对影响雷达对抗系统作战试验鉴定与评估的各个要素,首先构建了雷达对抗系统鉴定与评估的指标体系,然后运用模糊隶属度算法求得指标对比判断矩阵的指标权重并进行了一致性检验;进而通过评语集和指标表,综合评判雷达对抗系统的隶属度;最后分析了不同雷达对抗系统作战试验的评估结果,并运用贴近度算法对雷达对抗系统作战试验鉴定与评估模型进行了优化。     

宇航用球栅阵列器件装联可靠性评价方法初探

针对球栅阵列（BGA）器件装联可靠性问题多发的现状,对常见宇航用BGA器件的结构及可靠性问题进行分析总结,并提出了一种基于失效物理的宇航用BGA器件装联工艺可靠性评价思路。通过案例分析,结合构成器件的元件和材料的典型特性,获得BGA器件常见失效模式及失效机理;并针对典型失效模式及机理选取疲劳寿命模型进行建模及仿真,依据Coffin-Manson的疲劳失效物理模型及其修正模型,得到工作寿命和试验寿命的预估结果;结合现有检测手段,综合考虑寿命预估结果,提出装联工艺可靠性评价试验项目,建立可靠性考核试验流程;基于国内外现有标准判据确定参考依据,综合考虑不同型号及应用环境的工作应力差别,提出BGA器件的可靠性分级评价量化准则。     

一种航天测控系统可靠性定量化计算方法

航天测控系统具有动态性、复杂性、可维修性、阶段间相关性等显著特征,作为航天器安全在轨运行的重要保障,其可靠性至关重要。针对航天测控系统可靠性精确计算的难点,提出了综合马尔可夫（Markov）模型和全概率思想的复杂、动态系统可靠性定量化计算方法,给出了计算流程。按照系统的动态组成特性,将任务进程划分为多个阶段,阶段内参试状态不变,不同阶段之间参试状态不同。借鉴Markov模型描述阶段内状态转移过程,通过求解Kolmogorov后向方程得到本阶段结束时的状态概率,利用全概率思想实现阶段间状态映射,体现阶段间的依赖性,依次对各阶段求解获取整个任务可靠性,具有求解准确度高、结果可信度高等特点。最后给出算例,通过与蒙特卡洛仿真结果的比对校验Markov方法的准确性。     

北斗星载铯钟在轨性能评估方法实践

北斗卫星导航系统装备高精度的原子钟为卫星提供高准确度、高稳定性以及低漂移率的基准频率。在某颗卫星上装备了一台铯原子钟,开机作为热备份提供备份的基准频率,在卫星上配备且提供服务的工作钟为一台氢原子钟。通过对2019年12月6日至2020年5月17日此卫星上每秒一次的主备钟相差采样数据测量值的统计、处理,以及对处理结果的分析,完成了对此卫星上星载铯原子钟的在轨性能评估。通过对处理结果的分析得出,星载铯原子钟在轨表现出的频率准确度、10 s以上的频率稳定度以及漂移率等性能与此铯原子钟在地面的测试结果基本一致。使用主备钟相差采样数据的测量值分析备份铯原子钟在轨性能方法的可行性、可信度很高。国内研发的高精度铯原子钟达到了可以为卫星提供服务的水平。     

基于有限测点的复杂管路全局振动预示方法

基于数值模拟和实验提出和验证了一种利用有限测点振动信息进行典型管路系统约束状态及载荷参数重构识别,进而通过精细有限元建模实现管路系统动态响应评估的管路全局振动检测预示方法。主要研究内容包括：首先,建立了典型发动机管路结构随机振动响应分析正问题有限元模型,提出了针对管路振动全面预示的测点设置策略;其次,发展了激励和约束参数分别重构的振动系统参数识别方法,基于共轭梯度法建立了载荷、约束确定论反演算法,确立了基于管路系统实际结构和载荷、约束参数重构结果的高精度振动建模方法;最后,搭建了管路系统的简谐/随机振动实验系统,基于位移和应变振动测量信号进行了约束刚度和载荷的重构,建立了发动机典型管路的精细有限元模型,实现了管路结构振动位移和应力的全面检测预示,验证了所提方法的有效性。结果发现,针对仿真和实测振动信号均可实现对管路振动的有效检测预示,能够确定管路薄弱位置和最大应力状态,可为重型等新型发动机管路结构设计和完整性评价提供有效支撑。     

谐振式加速度计自激振荡电路性能评价方法的研究

针对谐振式加速度计成品率不高、精度低等问题,以石英振梁加速度计为例,采用引进标准信号,将谐振电路作为"黑盒子",对其开展独立的评价.通过评价电路的驱动电压幅值稳定性、移相稳定性、全温幅值/相位对称性等指标,与加速度计实际指标建立了一一对应的关系,为加速度计研制与性能提升提供了有效依据.实际运用表明,电路噪声性能、温度性...     

一种用于高速数据采集系统的无损压缩方法

提出了一种应用于电子装备多通道数字信号高速采集与存储系统的无损压缩方法.该方法具有实现简单、压缩率高的特点.在高速数据采集系统的实际应用中,该方法能将海量采样数据压缩至原来的25%左右而不影响系统的处理速度,验证了该压缩方法的有效性和实用性.     

一种并行组合采样系统信号重构方法

提出了在并行组合采样系统这种多通道组合采样系统中,对于时基非同步信号,使用插值算法对组合信号进行重构的方法。实际的并行组合采样中,由于各采样通道之间的采样时钟相位控制存在时基偏差,引起了采样信号的时间非同步,导致采样波形非线性失真。为补偿系统的无杂散动态范围和实际信噪比,有效地还原信号原貌,需要对采样序列进行信号重构。提出了用插值算法来重构信号,实现对时基偏差的校正,并通过仿真验证,分析了此方法的可行性。     

金属材料表面涂层损伤的非线性超声评价

提出了一种金属材料表面涂层损伤的非线性超声评价方法。表面涂层的损伤以及涂层与基体材料间的界面粘接状况与超声信号的非线性效应密切相关。将存在表面涂层的AZ31镁铝合金试件加载到不同的拉伸载荷后,利用RitecSNAP-0.25-7-G2非线性超声测试系统激发和接收Rayleigh表面波,通过实验测试在不同载荷作用后涂层试件的声学非线性系数。研究结果表明,在应力不超过某一极限值的情况下,虽然不能观察到试件表面涂层外观的明显变化,但通过非线性超声实验测试得到的声学非线性系数随着加载应力的增加而不断增加。因此,对具有表面涂层的结构来说,可利用声学非线性系数对其表面涂层的损伤进行非线性超声无损评价。     

数据融合技术在导弹武器系统抗干扰性能评估中的应用

针对导弹武器系统抗干扰性能评估中无法综合利用不同来源试验数据的问题,提出了融合多源试验数据的工作流程和方法.该方法通过试验数据的汇集和筛选、分类和统一描述,实现了对不同导弹武器分系统、内外场、不同平台试验数据的融合,为定量、准确评估导弹武器系统的复杂电磁环境适应性能力,提升作战效能提供了基础理论支撑.     

全动舵系统柔性多体动力学建模方法

全动舵系统作为航天飞行器控制飞行姿态、调整飞行方向的部件,其动态特性对飞行器的正常工作起重要作用。为了开展带有电机伺服系统和舵轴间隙的全动舵系统动力学特性分析,提出基于柔性多体动力学方法的全动舵系统建模方法：采用Craig-Bampton方法建立典型舵面刚柔耦合降阶模型,采用多体动力学方法建立电动舵机连接机构与全动舵面连接,采用偶极子网格法建立基于模态的广义气动力模型。仿真结果表明,自建的模型预测颤振速度为1270 m/s,与商用软件预测对比的偏差小于2%,验证了该建模方法的正确、可行。研究表明,伺服系统的存在会令典型舵面响应存在较大跳跃现象,而舵轴间隙的存在则极大降低了舵面产生极限环振荡的临界速度。     

Link-16战术数据链抗干扰性能评估与仿真

分析了JTIDS系统的结构与特点,重点探讨了其抗干扰性能,在Simulink仿真平台实现了对JTIDS系统的仿真,给出了具体的仿真模型并对模型中的每个模块进行了较为详细的说明,对仿真结果进行了简要分析.     

低成本卫星测控系统性能改进方法研究

首先针对TLE更新不及时、轨道递推准确性低的问题,提出低成本卫星测控系统(LCTTC)采用卫星GPS实测数据修正站心坐标系下目标轨道方法,提高跟踪精度;其次利用接收机的RSSI功能,给出了远程获取无人值守LCTTC灵敏度、评估其性能的方法,以及获取信噪比、发射功率等状态信息的方法,对卫星实时任务过程进行监测和异常诊断,减少了故障排查时间。     

长期存储航天产品评估的系统工程方法应用

针对在地面规定环境中长期存储的航天产品,需要建立一套有效的评估方法和评价体系,进行产品存储及存储后的性能与可靠性评价,为产品的再使用提供决策依据。文章采用系统工程原理和方法,对长期存储后航天产品的性能、应用状态等评估因素和评价方法进行了梳理,按照用户的要求和航天产品研制质量要求,从技术和管理两方面出发,建立了多个维度、多个层级的长期存储环境下航天产品评估要素体系。通过对存储长达6年多的某卫星产品进行存储、评估、再使用的应用实践,探索出一套长期存储航天产品评估与再使用的技术方法和管理模式。