马歇尔航天飞行中心正在研制可重复使用火箭发动机

□□据8月8日报道,马歇尔航天飞行中心正在研制可重复使用火箭发动机。该发动机可以降低火箭成本,提高航天飞行的安全性。 可重复使用火箭发动机是在RS-84发动机的基础上开发的,用于可重复使用火箭和消耗型火箭。如果研制成功,那么该发动机将成为继航天飞机主发动机之后,美国第     

美国航天飞机外贮箱

美国航天飞机是目前世界上仅有的一种可重复使用的航天运输系统,由轨道器(外形像飞机的部分)、两台固体火箭发动机、外贮箱和装在轨道器上的3台主发动机组成。外贮箱长46.9米,直径8.4米,干重(不装推进剂)近30吨(采用铝锂合金     

未来50年航天运输的选择

□□自50年前人类进入航天时代以来,低成本航天运输一直是未来航天愿景的核心。遗憾的是,这个目标目前仍未实现。但这并不意味着无法实现,它是能够实现的,而且可能比许多人期望的时间还要早。实现低成本航天运输取决于3个因素:可重复使用、低成本运营及高飞行率。显而易见,第一大挑战是可重复使用的硬件。这不仅取决于可重复使用部件或者性能,而且取决于所制造的硬件是否具备鲁棒性业务运行余量。航天飞机主发动机以额定推力的105%运转,而商用飞机引擎所产生的推力一般只是其最大推力的50%。如果数亿美元到几十亿美元的发射器仅使用一次就燃…     

弹用涡扇发动机可靠性参数选择及评定方法

根据弹用涡扇发动机的结构和使用特点,选择平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)、起动可靠度RST(Rate of Startup Successfully)、平均故障前工作时间MTTF(Mean Time To Failure)作为弹用涡扇发动机的可靠性参数体系.MTBF是反映发动机基本可靠性参数,利用Bayes数据融合技术建立MTBF评定模型.RST是反映发动机起动可靠性参数,利用基于故障树分析方法建立起动可靠性评定模型.MTTF是反映发动机任务可靠性参数,基于在任务期间发动机关键件的寿命分布模型进行可靠性评定.通过应用表明:评定参数选择合理,指标评定方法有效,为评估弹用发动机在研制、生产、使用阶段的可靠性水平提供了参考依据.     

航天飞机的在轨服务“特技”

正随着在轨服务再次成为航天技术的热门话题,退役多年的航天飞机也得到更多的审视。公允地说,航天飞机虽然没能实现革命性降低发射成本的目标,但作为一个大型航天器,其在轨服务能力是空前的。军事航天的倍增器航天飞机是美国宇航局(NASA)和美国空军联合研制的可重复使用航天     

军用飞机使用可用度仿真论证

使用可用度是军用飞机重要的可靠性维修性保障性RMS(Reliability, Maintainability and Supportability)顶层参数.为了确定合理有效的使用可用度,根据论证阶段的实际情况,综合考虑军用飞机任务需求、初始使用和保障方案以及相似装备的RMS指标等信息,利用Monte-Carlo方法和排队论构建模型.对仿真过程中的任务开始、故障时刻、维修时间的抽样进行了分析,给出了抽样公式.以军用飞机RMS指标和使用保障方案作为仿真输入,反复迭代计算获得一族使用可用度与RMS参数的关系曲线,再综合权衡获得合理的使用可用度和相关RMS指标.给出了可靠性仿真的算法流程和相关的计算公式,并以案例验证了该方法的可行性.仿真模型具有通用性,可根据实际情况修改统计公式,满足不同参数的论证需求.      

基于稳态和非稳态时变可用度模型的适用性

针对METRIC模型中以备件期望短缺数计算的稳态可用度模型能否直接转换适用于非稳态时变可用度模型,扩展METRIC理论,分别建立了仅以备件期望短缺数计算的时变可用度模型和以备件期望短缺数及方差计算的时变可用度模型。在保障系统达到稳态(修复概率为1)和处于非稳态(修复概率小于1)情况下,分别采用2种时变可用度模型计算表决结构单元和串联结构单元的可用度,并与Monte Carlo仿真模型计算得到的结果进行对比分析。结果表明:以备件期望短缺数计算的时变可用度模型仅在串联结构单元且保障系统达到稳态时与仿真可用度值一致,适合于装备全寿命周期内备件配置优化的计算;以备件期望短缺数及方差计算的时变可用度模型无论保障系统处于稳态或非稳态,适应性均较强,适合于任务期作战单元备件配置优化计算。     

免疫支持向量机用于航空发动机磨损故障诊断

航空发动机在使用寿命周期内会不断磨损最终出现故障,通过对发动机油液监测铁谱分析数据的挖掘可实现磨损故障的诊断。本文研究免疫算法优化的支持向量机(SVM)在航空发动机磨损故障诊断中的运用。首先,总结了支持向量机和免疫算法的运行流程和关键算法。然后,用改进的免疫算法优化支持向量机惩罚因子、松弛变量及核函数参数。某型航空发动机的油液铁谱分析数据和加入噪声数据验证结果表明,该方法可有效实现航空发动机磨损故障诊断且具有较好的鲁棒性。最后,研究了核函数、多分类决策方法、初始种群大小、亲和力计算公式、支持向量机优化方法和归一化方法对磨损故障诊断准确率的影响,得到了最佳诊断方法。     

密闭空间内氢气和二氧化碳甲醇化系统的非均相模型及反应特性

在载人密闭空间内通过电解水方式为乘员供氧会产生副产物氢气（H₂）。此外,乘员还呼出二氧化碳（CO₂）。将H₂和CO₂催化合成甲醇（CH₃OH）是消除载人密闭空间内富余H₂和CO₂的最优方式之一。对其开展反应过程建模及反应特性研究有助于进行反应过程的控制,更好地维持载人密闭空间内的大气平衡。本文采用微元法建立了H₂和CO₂催化合成甲醇的物料计算模型和温度一维非均相模型,研究了不同反应压力、冷却介质温度以及入口反应气体中CO₂与CO比值等反应条件下的反应特性变化规律。结果显示,反应压力的增加、冷却介质的温升以及入口气体中CO₂与CO比值的减小均能促进各反应速率增加,进而使得H₂和CO₂消除量增加、甲醇合成率上升以及催化剂和反应气体最高温度上升。在保证反应速率增加且催化剂最高温度不超过合理反应温度区间的最大值573.15 K时需维持反应压力不大于8 MPa,冷却介质温度不高于538.15 K以及CO₂与CO比值不小于1。      

国外载人航天器故障诊断技术

详细介绍了故障诊断技术在国外载人航天器故障诊断中的应用及发展过程，并对专家系统技术进行了重点分析和介绍，国外载人航天器故障诊断经历了60年代简单的状态监测（水星号），70年代的基于算法的诊断（阿波罗），一直到80年代的基于知识的智能诊断（航天飞机），三个阶段，还介绍了NASA为其航天飞机主发动机透平泵和空间站电源系统开发的故障诊断专家系统，并对航天领域故障诊断技术特点进行了综合分析，同时指出了航天领域故障诊断技术的发展趋势。     

空间碎片能量转化利用技术

针对目前空间碎片问题,提出空间碎片发动机概念,立足于使用捕获到的空间碎片,转化为发动机可用的推进剂。在完成碎片清理目标的同时,获得可持续的动力来源,延长清理器的工作寿命。针对空间碎片制粉的方法进行研究,提出使用球磨仪对金属样本进行研磨。使用转刀式粉碎机对非金属材料进行粉碎。通过实验发现,多数粉末粒径达到微米量级。针对空间碎片粉末推进方式进行研究,提出使用静电加速推进方式对粉末进行加速。空间碎片发动机虽然起源于空间碎片清理任务,但是可持续的推进剂供应,也将为小行星探测等任务提供更好的思路。     

大流量气-气喷嘴响应面法优化设计

为研究以气氢和气氧为推进剂的同轴双剪切喷嘴设计参数对推进剂燃烧位置的影响,利用正交表指导喷嘴设计,并对燃烧室流场进行数值模拟.结果表明:在单喷嘴流量相当于航天飞机主动发动机单喷嘴流量8倍的工况下,同轴双剪切喷嘴能实现高的燃烧效率;极差和方差分析显示氢/氧的速度比是对推进剂的燃烧位置影响最大的设计参数,而中心氢流量比例和氧喷嘴的壁厚对燃烧位置的影响不显著.通过构造基于正交多项式的响应面,获得同轴双剪切气-气喷嘴的优化组合参数.     

Modeling satellite battery aging for an operational satellite simulator

During the satellite’s operations, simulation tools perform an important role in ensuring the space mission success. In this sense, the models implemented in the context of an operational satellite simulator that enables analysis of health status and maintenance during operations shall reflect the current satellite behavior with high fidelity. Moreover, it is complicated to obtain all analytical models of a satellite’s disciplines, considering its aging. This paper proposes an Artificial Neural Network (ANN) to reproduce the battery voltage behavior of a large sun-synchronous remote sensing satellite, the CBERS-4, currently in operation. Using the genetic algorithm to find the best network architecture of ANN, the neural model for this application presented an error of less than 1%, demonstrating its feasibility to obtain a high fidelity model for an operational simulator enabling extend analyses. The paper addresses advanced techniques aligned with the space industry’s future, increasing the ability to analyze a large amount of data and improve the space system’s operation.     

任务准备期内的军用飞机瞬时可用度

军用飞机是一种复杂的可修系统,其瞬时可用度计算是装备综合保障领域研究的难点。本文构建了基于作战任务和飞机技术状态驱动的随机维修网络(SMTN),SMTN中各项活动的维修时间服从不同分布,定义了SMTN的矩母函数并求解系统维修度函数的数字特征,将得到的期望和方差分别代入不同分布形式函数进行验证,从而选定符合实际情况的SMTN的维修度函数,并对任务准备期内的军用飞机可用度进行仿真。在计算过程中基于蒙特卡罗技术设计了一种新方法,在提高计算效率的同时,可以较好地反映维修保障过程的逻辑性、拓扑性和随机性,仿真结果可以真实反映装备在任务准备期内瞬时可用度的波动规律。该方法可以广泛应用到各种复杂的可修系统,为装备的使用决策提供依据,为保障系统的保障效能评估提供量化指标,对于综合保障领域"动态"指标的研究有着一定探索价值。     

Protein crystal growth aboard the U.S. space shuttle flights STS-31 and STS-32.

The first microgravity protein crystal growth experiments were performed on Spacelab I by Littke and John. These experiments indicated that the space grown crystals, which were obtained using a liquid-liquid diffusion system, were larger than crystals obtained by the same experimental system on earth. Subsequent experiments were performed by other investigators on a series of space shuttle missions from 1985 through 1990. The results from two of these shuttle flights (STS-26 and STS-29) have been described previously. The results from these missions indicated that the microgravity grown crystals for a number of different proteins were larger, displayed more uniform morphologies, and yielded diffraction data to significantly higher resolutions than the best crystals of these proteins grown on earth. This paper presents the results obtained from shuttle flight STS-32 (flown in January, 1990) and preliminary results from the most recent shuttle flight, STS-31 (flown in April, 1990).     

The extreme and far ultraviolet environment at shuttle altitudes

The astronomical data obtained by the Far Ultraviolet Space Telescope (FAUST) and the Very Wide Field Camera (VWFC) on board the Spacelab I mission have triggered questions on the natural and induced Extreme and Far Ultraviolet (EUV and FUV) environment of the space shuttle. Moreover, the recent discovery of ∼1k Rayleighs N₂ Lyman Birge Hopfield (LBH) nightglow emissions by the U. S. Air Force's S3-4 satellite, and subsequent confirmation by the Imaging Spectrometric Observatory (ISO) experiment on the Spacelab I mission have serious implications for the astronomical observations from the shuttle. Since both ISO and S3-4 experiments were conducted from shuttle altitudes, the implied EUV and FUV environment for astronomical observations can be severe. In order to address the question of the suitability of the shuttle as an astronomical platform, we have examined data from FAUST and other experiments. We conclude that the FAUST background is most likely due to the observation of tropical UV arcs, a natural airglow phenomenon. Strategies for future shuttle experiments to overcome this and other natural emissions are discussed.     

空间站在轨维修操作复杂度评价及试验验证

在轨维修是维持空间站在太空特殊环境安全运行的必要手段,太空特殊环境和空间站结构特点决定了空间站在轨维修任务的复杂度。在轨维修操作复杂度关系到空间站维修方案的优化、维修计划的制定、货运飞船的安排、航天员培训和空间站可维修性设计。然而,针对空间站在轨维修操作复杂度的评价研究较少。因此,提出了空间站在轨维修操作复杂度的概念,考虑了维修固有复杂度和外部影响因子2个方面,基于信息熵理论建立了复杂度评估模型。固有复杂度包括维修操作逻辑、维修动作规模、维修人机界面和维修操作知识,并借助信息熵完成以上4个方面的量化;外部影响因子包括操作空间、有无维修工具、时间压力、视觉遮挡和航天服影响,并利用分级打分制予以量化。为验证模型的有效性,基于地面模拟舱开展了12类产品维修验证试验,采集了受试者的维修动作及时间。实验数据分析表明,提出的模型能够较好地预测产品的维修耗时（相关系数为0.82）,并能较为合理地对空间站在轨维修操作复杂度进行量化分级。为在轨维修的开展、维修方案的评价、航天员乘组训练与安排和空间站设计更改提供方法指导。