论失重和超重

给出了失重和超重的定义、物体本身所受重力和物体对支持物作用力(即视重力)的表达式     

卫星内部微重力水平如何估算

卫星沿太空轨道作惯性飞行时,其内部为微重力环境。如何估算卫星内部的微重力水平,是卫星工程设计需要解决的一个问题。 卫星内部微重力环境指卫星沿太空轨道作惯性飞行时,其内部物体在固连于卫星的参考系中所量度的视重力(表观重力)很小。 如同一个在升降机内随升降机以加速度a_o相对地面作垂直运动的质量为m_o的物体(可视作质点)的视重力(在升降机中量度出的重力)W_(os)等于物体的重力W_o(W_o=mog_o,g_o为地面处的重力加速度)与该物体随升降机运动而受到的牵连惯性力(为虚拟力,等于-m_oa_o)之     

航天员微重力作业训练系统重力补偿控制策略

针对航天员微重力作业训练系统的重力场补偿控制这一关键技术,进行了理论和实验研究。分析了模拟微重力环境的机理,确定了微重力作业训练系统的总体结构方案,提出了一种基于电流反馈的重力补偿控制及多干扰力补偿控制策略。通过虚拟重力补偿控制实验,验证了在地面环境、动态作业过程中,模拟物体在不同空间重力加速度环境下的运动规律,实现了在重力方向模拟空间环境下物体移动的作业训练效果。研究成果为在地面实现三维作业训练系统的控制奠定了基础。     

研究航天重力变化对生物体影响的地面模型

研究航天重力变化对生物体影响的地面模型沈羡云唐承业一、建立地面模型的意义重力（ｇ）是宇宙中两个物体间的一种引力，其值可从零到无穷大。例如月球上的重力为０．１７ｇ，火星上是０．３ｇ，地球是１ｇ，离心机可产生大于１个ｇ的重力。使用超高速离心器则可以产生１...     

前景广阔的空间系缆系统

1976年,意大利科学家科隆布预见到重力梯度卫星系统会具有广泛的用途,首先提出了研制空间系缆系统的建议。根据他的建议,美国航宇局与意大利国家空间计划局合作,于1983年开始研制系留卫星系统(TSS)(系留卫星系统的设计与结构情况见本刊1988年第3期)。 空间系缆系统的工作原理是,由系缆连接的两个物体以系缆系统重心的角速度推入轨道。上面一个物体的速度比它不用系缆在同一高度运行时的速度大,该物体承受大于重力的向心力。下面一个物体的情况则与之相     

2004年的世界空间活动(下)

5.科学与技术卫星除应用卫星外,2004年还发射了一些科技卫星等有效载荷。4月19日,价值7亿美元、研制了20多年的“重力探测器”B卫星顺利升空。它装有4只人类迄今制造的最灵敏的陀螺仪(其中4个石英球体是有史以来最圆的物体),能监测到地球每8郾8万年里发生的1度的转角变化。它将     

空间机构地面重力补偿设备跟踪研究

由于飞行轨道上或其他星球上的重力环境与地球表面的重力环境差异很大,而在飞行前必须在地面确认机构在空间的性能和可靠性,这就要求在地面实现对空间机构实际工作时的空间重力环境的模拟,于是提出了对地面重力补偿设备的需求。文章对实现重力补偿的一般形式进行了介绍和分析,举例说明了常用的地面重力补偿设备的原理,总结归纳了地面重力补偿设备的设计原则和工程实施经验。     

重力卫星在轨质心修正原理

静电悬浮加速度计在重力卫星上的安装位置将直接影响重力卫星的非重力测量结果,进而影响高精度地球重力场的恢复。为了彻底明确该影响的存在方式,现从基本动力学方程出发,推导出了卫星在轨飞行期间遭受的各种非重力和地球引力、太阳和月球等天体的潮汐力等,与静电悬浮加速度计输出之间的矢量表达式。获得的表达式从理论上明确了消除重力卫星质心偏差的实际意义,是重力卫星质心修正的理论依据。     

航天员低重力步行训练被动外骨骼机器人模拟

针对月球或火星登陆航天员在地面进行低重力步行模拟训练的需要,提出一种采用被动重力平衡技术的外骨骼机器人系统。该系统由一台跑步机和一套可穿戴的被动机械外骨骼组成,通过将人体各主要部件的重力按比例分布转嫁到外骨骼上来达到低重力模拟效果,因此其不但可以平衡任意比例（0%-100%）的人体重力,而且可以使受训者感受到各主要关节失去相同比例重力载荷的效果,从而达到逼真模拟低重力步行。由于系统完全被动,无需施加主动关节控制力矩,同时也不用进行关节运动的离线或在线精确规划,从而避免了复杂的关节控制器及其稳定性设计和分析。动力学仿真结果表明,该外骨骼机器人系统能够逼真地模拟出不同重力条件下的步行效果。     

深空探测重力模拟飞行器方案设想

为解决失重环境对航天员生理健康的影响,在调研国内外重力飞行器研究现状的基础上,结合重力模拟飞行器的原理及人造重力舒适度影响因素,提出了一种通过自旋产生人造重力的深空探测飞行器方案设想。最后给出了重力模拟飞行器建设的实施规划、总体方案、在轨组装流程及技术难点。深空探测重力模拟飞行器稳定运转可为空间工作生活的航天员提供与地面无异的重力环境,将为执行深空探测任务提供必要的环境保障。     

细胞重力生物力学

1995－1997年使用不同的微观试验对象（个体细胞、细胞集合体），从0．0001－5G重力的范围内进行了理论和试验研究。试验研究使用模拟低重力和超重等重力因素的慢旋转仪和离心机及航天飞行器上（微重力）进行的。研究的对象为单细胞生物及在固体培养基上生长的纤维母细胞、成骨细胞。研究确认重力数值和方向导致了细胞形态生理特点的改变：结构的组成（细胞内成分的空间再分配、细胞形态、体积和数量的改变）以及功能的改变（细胞能量消耗和细胞内代谢强度的改变）。上述的结果是作为在细胞水平上推测生命体对重力敏感的机制的基础。研究结果证明，单细胞浮游生物对重力的敏感性主要取决于由代谢水平所决定的细胞的运动性。形态、体积和质量占有次要的地位。进行的理论研究和分析可以纠正重力生理学上的基本假设，即以前认为机体的体积（质量）和机体重力敏感性之间存在着直接的联系。     

重力对载人航天器密封舱内空气对流换热影响的数值分析

地面重力环境中进行航天器密封舱内空气通风换热试验时,由于自然对流的存在导致换热量和温度分布与空间微重力环境中的情况存在偏差。文章针对航天器密封舱,建立了舱内空气对流换热的数值模型,利用数值模拟软件对有无重力时典型工况下的对流换热进行了数值模拟及模拟结果的对比分析。分析表明重力对壁面换热量的影响较大,而对空气温度及分布的影响较小;且重力的影响随空气与壁面温差的增大而增大,随通风流量的增大而减小,舱间通风也会减小重力的影响。因此在重力环境中进行试验时需要对壁面换热量进行修正。     

重力异常计算

本文给出了一新的重力异常归算到一参考球面上的算法,同时给出了由地形面上某些特定点重力异常直接计算出地形面上任意点重力异常的方法。     

下一代高精度卫星重力测量技术研究

以下一代高精度卫星重力测量为背景,针对低低卫卫跟踪模式与卫星重力梯度测量模式,论述了下一代低低卫卫跟踪和下一代重力梯度测量卫星方案。下一代低低卫卫跟踪重力卫星采用纳米级星间激光测距替代原微波测距,同时降低轨道高度以提高重力场敏感度。下一代重力梯度测量卫星采用原子干涉重力梯度仪替代静电重力梯度仪,原子干涉重力梯度仪在空间有超高的潜在灵敏度,可进一步提高卫星重力梯度测量的精度。同时,突破现有牛顿力学框架下的卫星重力测量技术,提出了基于广义相对论引力钟慢效应的卫星重力测量技术概念,卫星遍历地球周围空间时,通过测量星上时钟频率变化获取全球重力分布。仿真结果表明:三种新型高精度卫星重力测量技术可恢复200~305阶的全球重力场模型。     

倾转重力铸造机液压系统优化设计

本文介绍了倾转重力铸造机主要组成单元和工作过程,基于此设计了倾转重力铸造机的液压系统,并进行了关键元件的计算选型。     

在地面上用磁性液体制造流体的超重、失重和微重力环境

磁力和重力均为非接触的力，当作用于磁性液体上的磁力和重力方向相同时，磁性液体处于超重状态；当作用于磁性液体上的磁力和重力方向相反时，磁性液体处于失重状态；当作用于磁性液体上磁力和重力相互抵消，磁性液体呈饱和磁化状态且处在均匀梯度磁场区域中时，磁性液体被表面张力约束成球体，磁性液体处于微重力状态。这一发现使我们在地面上能经济的、方便的、长时间的制造流体的小区域微重力环境，为研究微重力状态下的流体科学、生命科学，材料加工和器件开发等提供了新的方法。     

不同重力环境下空间机构电机驱动力差异

为了分析空间机构在不同重力环境中的驱动力差异,以单关节机械臂为研究对象,进行不同重力环境下直流电机驱动力差异分析。首先基于拉格朗日方程推导出单关节机械臂的动力学模型,为分析不同重力环境下,负载、摩擦和转速的变化对电机驱动力的影响,通过设计一套基于单关节驱动的机械臂试验装置,进行地面重力环境、地面模拟微重力环境和落塔微重力环境试验。然后基于试验数据详细分析了不同重力环境下空间机构电机驱动电流的差异,并基于试验数据对电机动力学方程中的摩擦参数进行辨识,从而获得基于试验数据修正的机械臂动力学仿真模型,为空间机构动力学设计与应用提供理论与试验依据。     

大口径光学组件重力翻转测试方法验证及应用

空间光学遥感器的光学组件在地面检测时,最终检测结果受重力变形、结构变形、装配应力、加工残差等多重因素影响。考虑到重力影响在轨后会自动消失,因此在地面装调过程中,需要将重力变形误差与结构变形和装配应力的影响严格区分,有效提高装配精度,降低装配难度。针对采用Bipod光机结构设计的光学组件,利用其力学边界条件简单的特点,通过有限元分析可以获得较为准确的分析结果,重力影响的光学面形误差可以通过翻转测试的数据叠加有效去除。文章将光学组件分别在光轴竖直向上和光轴竖直向下的条件下进行测试,通过将两次测试结果图像叠加,有效去除重力变形影响,实现了和装配应力的有效分离。     

低温泵重力式自循环供液系统理论设计方法及计算软件开发

文章分析了空间环境模拟器的低温泵重力式自循环供液系统的工作原理,明确了系统管道中流体的流动状态。对液氮重力式自循环系统设计方法进行研究,给出其理论计算公式和系统设计流程。同时,基于C++软件平台,根据系统理论设计方法开发出一套系统设计计算软件,为低温泵重力式自循环供液系统的设计提供了理论基础和参考依据。     

物体穿越斜激波干扰特性的数值研究

当物体以超声速穿越同向运动的斜激波时，它的飞行Mach数和攻角都会发生较大的变化。穿越过程中斜激波与物体脱体激波发生相互作用，形成复杂的激波干扰波系结构，基本的干扰形式为复合Mach反射结构。不同的穿越位置时，由于不同的来流条件，使物体上尾部凹坑内的流场和波系发生很大的变化，随着物体的穿越过程，当头部和凹坑下游壁面与翼面穿越激波时，阻力系数有两次剧烈的变化，法向力基本呈线性下降，压力中心先大幅度后移，物体逐渐穿过激波后又快速前移。因此穿越过程使物体加速，给物体的姿态带来很大的扰动。翼面穿过激波也造成阻力、法向力下降，压心后移。如果对有控制的飞行器，穿越激波时气动力特性和稳定性的急剧变化，将给控制系统带来很大的困难。