全向式气囊着陆装置缓冲过程的仿真研究

为了探索火星着陆器缓冲着陆技术,以"火星探路者"登陆系统的全向式气囊缓冲装置为对象,采用大型有限元仿真分析技术,实现气囊结构和着陆过程的数学和力学建模,获得全向式缓冲气囊着陆的动态过程仿真;同时得到重要结构部位的过载、重点部位的位移和速度、气囊内部的压力和温度以及气囊结构的动态应力分布等重要指标性参数和变化曲线,确定了"火星探路者"登陆系统的缓冲特性及其仿真分析方法的工程应用。     

载人飞船座椅缓冲机构的可靠性试验方法

结合中国载人飞船座椅缓冲机构介绍了功能和主要故障模式,建立了座椅缓冲机构的可靠性模型,给出了座椅缓冲机构的可靠性特征量,基于计量型可靠性试验的基本思路,提出了座椅缓冲机构的可靠性试验方法并给出了应用示例,为载人飞船座椅缓冲机构可靠性验证提供了技术途径。     

图解世界载人航天发展史(二十三)

正气闸舱苏联航天员列昂诺夫乘坐上升2号飞船进行世界上第一次舱外活动时,使用了附加的、可伸缩的过渡舱,其出舱活动过程是:展开过渡舱并向内充气;当过渡舱与飞船座舱内气压一致时,开启飞船舱门,航天员进入过渡舱;关闭飞船舱门,释放过渡舱内气体;气体释放完毕,开启过渡舱外舱门,航天员进入太空活动;结束舱外活动后,航天员     

浮空气囊定常及非定常气动特性计算

对于0~20 km范围内不同外形的浮空气囊,采用虚拟压缩方法求解不可压缩非定常N-S(Navier-Stokes)方程,数值模拟了5个高度下气囊的定常和非定常流场.定常状态时,随高度及气囊外形的变化,模拟了气囊气动力及背风区复杂流动分离.结果表明,当气囊厚度率逐渐增大时,其背风区存在复杂的空间流动分离.运用双时间步方法及动网格技术,成功实现了气囊平移或俯仰运动状态下非定常流场的数值模拟.考察了不同的平移方向及速度对气囊非定常气动特性的影响,得到了气囊平移过程中气动力及流场的变化情况.对于气囊的俯仰运动,获得了不同俯仰速度及不同最大俯仰角时气囊的气动力及流场.计算结果表明气囊的非定常运动对其流场和气动力影响显著.     

天宫-2和神舟-11载人飞行任务圆满成功

1 交会对接 10月19日03:31,神舟-11飞船与在轨飞行一个多月的天宫-2自动交会对接成功.航天员景海鹏、陈冬顺利入驻天宫-2,并按计划开展空间科学实验. 神舟-11飞船入轨后,历经5次变轨,达到与天宫-2相同的393km高的轨道,之后,飞船进行了4次停泊,离"天宫"越来越近.捕获、缓冲、拉近、锁紧,神舟-11与天宫-2最终成功实现自动交会对接.同时,此次交会对接首次模拟了未来空间站交会对接方式,即载人飞船利用自身机动能力去追踪空间站.     

对接机构缓冲系统性能对对接过程的影响研究

缓冲系统的性能是决定对接过程的动力学特性、对接机构的性能以至对接成败的重要因素。在尚不具备试验条件的情况下,利用计算机对对接过程做动力学仿真是检验和校正所设计的缓冲系统性能参数、评定所设计的缓冲系统性能的有效方法。文章以具有机电混合缓冲系统的内翻式异体同构周边对接机构为研究对象,通过对对接过程的动力学仿真,着重研究了缓冲系统的性能对对接过程的影响。所得结论为缓冲系统的工程设计提供了依据。     

52台发动机推动神舟五号游太空

与汽车和飞机都靠发动机的推力前进一样,神舟飞船在太空中运行也是靠发动机推动的。所不同的是汽车和飞机上的发动机是依靠油料与空气中的氧气混合燃烧,产生气体推力,因此,它们都离不开空气中的氧气。而飞船上的发动机是液体火箭发动机,在没有氧气的太空中飞行,因此,飞船发动机在工作时不需要空气中的氧气,是由一种称作氧化剂的含氧液体提供燃料燃烧所需的氧,或者直接由燃料催化分解产生气体,燃烧气体和分解气体通过喷管喷出产生推力,使飞船能够在没有空气的太空中也能飞行。     

太空接吻大写意

6月18日14时07分许,神舟九号与天宫一号对接环刚一接触,飞船尾部4台发动机随即点火,将飞船轻轻推进天宫怀抱。不到8分钟,对接机构先后完成捕获、缓冲、拉近和锁紧4个过程。神舟九号和天宫一号实现刚性连接,组合体以7.8千米/秒的速度绕地球飞行,中国首次载人自动交会对接顺利完成。     

影响负压爬壁机器人性能的关键因素分析

介绍了一种基于负压吸附方式的小型爬壁机器人.详细介绍了机器人的负压发生装置,并根据负压控制过程中经历的负压形成和负压保持两个过程定性的分析了风机转速与负压值之间的关系,同时找到了密封气囊与壁面之间的间隙高度是影响机器人吸附稳定性的关键因素.在满足机器人稳定吸附的前提下,从能耗的角度分析了机器人密封气囊和驱动轮之间的压力分配关系,得到负压值、压力系数、机器人质量、密封气囊摩擦系数以及驱动轮摩擦系数之间的关系.从转弯性能的角度分析了机器人的移动机构.最后通过实验验证以上理论推导.     

考虑缓冲装置惯性及接触变形的对接动力学仿真研究

为了使对接动力学数值仿真更准确、全面地反映对接过程的动力学特性，针对具有异体同构周边式对接机构的两飞船组成的对接系统，建立了考虑缓冲装置惯性及接触变形的对接动力学数学模型。概述了接触点类型及确定接触点的几何学模型，描述了缓冲装置模型、接触力模型及运动方程，并进行了数值仿真。最后将仿真结果与未考虑上述两因素的仿真结果进行了对比分析。     

航天器结构动力模型修正中的缩聚方法

利用试验数据修正航天器结构动力模型时，使用缩聚方法使有限元自由度与试验自由度匹配。在总结Guyan缩聚法、改进缩聚系统法(IRS,Improved Reduction System)和模态缩聚法的基础上，该文独立导出了一种基于IRS的迭代缩聚方法。算例表明，迭代缩聚收敛速度较慢，但分析精度很高。     

An empirical model to predict the 1-AU arrival of interplanetary shocks

We extend the empirical coronal mass ejection (CME) arrival model of Gopalswamy et al. [Gopalswamy, N. et al. Predicting the 1-AU arrival times of coronal mass ejections, J. Geophys. Res. 106, 29207, 2001] to predict the 1-AU arrival of interplanetary (IP) shocks. A set of 29 IP shocks and the associated magnetic clouds observed by the Wind spacecraft are used for this study. The primary input to this empirical shock arrival model is the initial speed of white-light CMEs obtained using coronagraphs. We use the gas dynamic piston–shock relationship to derive the ESA model which provides a simple means of obtaining the 1-AU speed and arrival times of interplanetary shocks using CME speeds.     

质谱分析多系统航天器检漏研究

采用示漏气体初值和终值及样值循环比较测量 ,直接注入示漏气体到收集室标定多系统漏率 ,使标准气样离子流和终值离子流尽可能一致 ,避开四极质谱计测量的线性和长期重复性问题 ,研制了以 GAM50 0质谱系统为核心的多系统航天器检漏设备。分析了收集室密封性能和循环风量对检漏结果的影响、取样和质谱分析的物理过程。在大气环境下 ,最小可检漏率灵敏度达到 1 0 - 6Pa· m3/s。介绍了新型航天器多系统检漏的试验结果 ,提高了检漏的可靠性 ,大大地节约了检漏时间和费用。     

An underestimated onboard generated recoil force contributing to the Pioneer anomaly

The Pioneer anomaly, an unexpected acceleration of the Pioneer 10 and 11 spacecraft of ∼8.5 × 10⁻¹⁰ ms⁻² directed towards the inner Solar System, has been of great interest for the physics community during the past decade: considered explanations range from new physical concepts to conventional mechanism. It is shown that non-isotropic outgassing of the complete spacecraft structure is comparable in magnitude and direction to the effect and should be considered as a significant contribution to the anomalous acceleration. Although gas leaks from e.g. the propulsion system and propulsive mass loss mechanism have been discarded as possible explanations for the anomaly, the arguments used against such mechanisms do not apply to global outgassing from the spacecraft.     

利用并联氙气瓶温差补偿航天器质心偏移的可行性研究

在以往航天器研制中,一般通过增加配重的方式对航天器质心偏移进行补偿.这种质心补偿方式占用了运载火箭承载能力资源,降低了航天器的有效承载能力.针对常规质心补偿方式的弱点,利用电推进航天器上氙气高密度填充的特点,提出了一种通过氙气瓶温度控制对航天器质心偏移进行补偿的方法,减少了航天器配重的使用需求.氙气瓶温差对航天器质心偏...     

On the effect of considering more realistic particle shape and mass parameters in MMOD risk assessments

One of the primary mission risks tracked in the development of all spacecraft is that due to micro-meteoroids and orbital debris (MMOD). Both types of particles, especially those larger than 0.1 mm in diameter, contain sufficient kinetic energy due to their combined mass and velocities to cause serious damage to crew members and spacecraft. The process used to assess MMOD risk consists of three elements: environment, damage prediction, and damage tolerance. Orbital debris risk assessments for the Orion vehicle, as well as the Shuttle, Space Station and other satellites use ballistic limit equations (BLEs) that have been developed using high speed impact test data and results from numerical simulations that have used spherical projectiles. However, spheres are not expected to be a common shape for orbital debris; rather, orbital debris fragments might be better represented by other regular or irregular solids. In this paper we examine the general construction of NASA’s current orbital debris (OD) model, explore the potential variations in orbital debris mass and shape that are possible when using particle characteristic length to define particle size (instead of assuming spherical particles), and, considering specifically the Orion vehicle, perform an orbital debris risk sensitivity study taking into account variations in particle mass and shape as noted above. While the results of the work performed for this study are preliminary, they do show that continuing to use aluminum spheres in spacecraft risk assessments could result in an over-design of its MMOD protection systems. In such a case, the spacecraft could be heavier than needed, could cost more than needed, and could cost more to put into orbit than needed. The results obtained in this study also show the need to incorporate effects of mass and shape in mission risk assessment prior to first flight of any spacecraft as well as the need to continue to develop/refine BLEs so that they more accurately reflect the shape and material density variations inherent to the actual debris environment.     

基于离散粒子群算法的多飞行器在轨服务任务分配

为解决多约束条件下飞行器在轨服务任务分配问题,以在轨卫星群为研究对象,提出了一种基于离散粒子群算法的多服务飞行器的目标分配方法,综合分析目标飞行器价值、服务飞行器消耗以及能量时间消耗等3项关键指标因素,建立了在轨服务任务分配问题的数学模型。通过构建粒子与实际问题间的对应关系,设计了新的离散粒子群位置和速度更新公式求解任务分配问题。仿真结果表明:离散粒子群算法具有收敛速度快,寻优能力强等优点,能够有效地解决多约束条件下的服务飞行器协同任务分配问题。     

深空探测器在轨推力器参数辨识方法

针对中国首次自主火星探测任务需要,结合环绕器质量特性和推进系统布局构型,分析了喷气卸载对整器角动量的影响。在分析的基础上,通过飞轮卸载前后三轴转速变化规律,计算整器角动量变化情况,并解算出每次喷气时产生的冲量及推力方向偏差;通过同组推力器作用时对各轴的扰动,解算整器质心坐标。利用在轨数据分析了天问一号探测器巡航段6次使用不同推力器的喷气卸载情况,解算的推力器方向偏差、质心坐标和地面设计值进行比对,实测推力方向偏差不超过0.6°,质心绝对偏差小于18mm,验证了计算方法的有效性和正确性,可作为后续轨控任务的点火方向制定、燃料预算的输入依据。