航天器力学环境分析与条件设计研究进展

航天器力学环境条件是航天器及其部组件设计和地面试验验证的主要依据,直接影响着航天器的总体设计水平。随着我国航天事业的飞速发展,对航天器及其有效载荷的设计提出了越来越高的要求,而力学环境分析与条件设计技术已经成为制约我国航天器荷载比提高的瓶颈技术。本文重点针对航天器力学环境分析与条件设计技术所涉及的航天器力学环境预示理论方法,高精度有限元建模与模型修正技术以及航天器力学环境条件设计技术三个方面国内外研究进展进行了回顾,特别是对近五年来我国航天工业部门在航天器力学环境分析与条件设计领域取得的成就进行了综合评述。在此基础上,结合我国航天工程的实际需求,分析指出了今后在航天器力学环境分析与条件设计领域的主要研究方向。     

可重复使用航天器金属热防护系统的结构优化进展

根据美国开发的金属热防护系统,分析了用于可重复使用航天器的金属热防护系统的发展和现状,详细介绍了几代金属热防护系统的总体结构、高耐热蒙皮结构、绝热结构的不断演化和设计的优化进展。并且从结构装配方面,阐述了单个金属热防护系统结构、多个金属热防护系统结构以及金属热防护系统与刚性结构的装配设计的优化发展,为工程在结构设计和优化方面提供一定的参考依据。     

可重复使用航天器系统的可靠性分析

重复使用技术是提高航天任务经济性的有效途经。针对可重复使用航天器系统的重复使用需求,对系统可重复使用次数及重复使用的可靠性进行评估,特别是更易于重复使用的电子类系统,基于数学模型法、元器件计数法等可靠性评估的经典方法建立了返回式航天器系统的可靠性模型,并以返回式卫星的电源分系统和回收、着陆分系统作为实例进行分析。研究了维修活动对可靠度的影响,建立了系统固有可靠性与维修后可靠性一体化的模型,建立了基于维修效果的系统重复使用次数评估模型,对系统的可重复使用次数进行了评估。并通过算例验证了模型的可靠性,分析了役龄因子、失效率等典型参数对系统可靠性的影响,计算了系统可重复使用次数达到50次以上的所需条件。     

航天器可重复使用热防护技术研究进展与应用

新一代可重复使用飞行器对热防护系统提出了更高的要求,对于发展高超声速技术而言,可重复使用热防护系统设计至关重要,同时也面临着最困难的技术挑战。文章总结了可重复使用热防护系统可用的新型防热机制,综述了可重复使用航天器所采用的热防护系统的发展状态及典型飞行器应用现状,并阐述了新一代可重复使用热防护技术在设计与分析方法、验证与评价手段以及新型热防护材料等几个方面所面临的挑战。文章有助于更好的理解未来的高超声速飞行器发展中可重复使用热防护技术的发展方向。     

航天器力学试验回顾、启发与展望

中国航天器的研制与火箭的发展密切相关,航天器力学试验也是借鉴了火箭研制中力学试验的经验。振动试验至今仍沿用了x、y、z 3个方向分别进行振动试验的方法;1997年ESTEC建立了HYDRA 6自由度振动试验系统,开始了以x向为主的6自由度振动试验的新方法,这对我国航天器振动试验技术是一个重要的启迪。     

重复使用航天器发展趋势及若干思考

重复使用航天器具有快速、低成本的特性,是自由进出空间的重要技术途径之一。自从２0世纪50年代重复使用航天器的概念被提出以来,历经７０多年,重复使用航天器的研制取得了很大的进步,积累了丰富的经验和教训。基于国内外发展情况,梳理了重复使用航天器的技术路线,深入分析了其发展趋势,从设计、制造、试验、运行维护4个方面探讨了重复使用航天器的特点和难点,并提出了未来重复使用航天器发展的若干思考与建议。     

载人航天器在轨力学环境测量系统试验研究

为获取载人航天器上升段与在轨期间的力学环境,设计了在轨力学环境测量系统,并在载人航天器振动试验期间对其性能进行了测试,获取了航天器典型结构的力学环境数据并进行了频谱分析。将该系统测量数据与试验中载人航天器平台测点的测量数据进行了比对,结果验证了该系统的有效性,为载人航天器载荷条件的制修订提供了参考。     

X-37B轨道试验飞行器可重复使用热防护系统综述

热防护系统是可重复使用航天器的核心部分,X-37B轨道试验飞行器的成功试飞,突破了可重复使用热防护系统的技术瓶颈。文章对X-37B热防护系统进行了介绍,对鼻锥、机翼前缘、机体迎风面及背风面等部位热防护材料的技术方案、性能参数、制备方式及验证情况进行了概括,同时,总结了X-37B热防护系统的设计经验,可为我国可重复使用航天器热防护系统设计及研究工作提供参考。     

月球探测器力学环境研究及试验条件制定

相对于传统航天器,月球探测器所经历的某些力学环境具有特殊性,需要有针对性地开展研究并进行相应的环境模拟试验。文章分析了月球探测器力学环境在不同飞行阶段中的特点,对比较特殊的着陆冲击环境和颠簸振动环境分别开展了重点研究,并提出了相应的环境模拟试验条件制定方法。对于着陆冲击环境,采用以加速度试验条件、正弦振动试验条件、随机振动试验条件和冲击试验条件分频段等效包络的方法制定试验条件;对于颠簸振动环境,采用道路模拟试验台模拟颠簸能量的方法制定试验条件。所提出的方法已成功应用于嫦娥三号和嫦娥五号月球探测器的研制过程中,并通过了嫦娥三号月球探测器实际飞行验证。     

载人航天器地面试验验证体系研究

在载人航天器的研制过程中,地面试验验证是保证产品在实际应用环境中正常运行、满足任务要求的主要手段之一。文章在对载人航天器试验技术与方法调研的基础上,系统总结了载人航天器试验覆盖性分析和验证的成功经验,提出了载人航天器系统级试验规划设计方法,找出了系统试验验证技术的薄弱环节。结合载人航天后续任务的特点,从试验管理、试验覆盖性分析、仿真与试验的协调、新型试验技术、试验基础设施等5个方面提出了载人航天器试验技术发展方向和需重点解决的问题,可为后续载人航天器的研制和试验技术发展提供支持。     

航天器组件产品噪声试验方法综述

文章参考和吸收了国内外最新的航天器环境试验相关标准和技术文献的内容,结合我国当前试验设备能力和试验技术的发展,通过充分调研,了解同行业各单位的工作实际,根据试验验证情况,以GJB 1027A《运载器、上面级和航天器试验要求》为指导,参考GJB 1197—1991《卫星声试验方法》中行波声场试验部分和GJB 1197A《航天器声试验方法》的相关内容,对航天器组件产品噪声试验方法进行综述。内容可为航天器组件产品噪声试验提供指导,并为航天器组件产品噪声试验方法标准及规范制定提供参考。     

航天器开关类机构可靠性验证试验方法

航天器开关类机构的主要作用就是把机械运动行程转换为电信号,从而为航天员或地面飞行控制指挥中心提供航天器的部分状态信息。文章论述了航天器开关类机构＂多次动作进行通断状态转换＂的产品特征,确定了以开关类机构的寿命作为可靠性特征量,提出了开关类机构的可靠性验证试验方法,包括试验方法选择、试验件状态及试验条件的确定、试验程序、...     

美国研究新的可重复使用运载火箭

美国空军和NASA最近达成共识，同意继续对建造联合可重复使用运载火箭(RLV)试验机进行评估。在一项为期4个月的研究中，通过对美国空军和NASA进入空间的技术和需求等方面的仔细分析，研究小组建议空军和NASA一起研究建造联合操作试验机的可行性。这项研究得出的结论是，     

航天器单机产品通用低气压放电试验条件

文章结合国内外文献研究成果,并根据帕邢曲线计算,确定了通用的低气压放电气压范围;根据运载火箭的飞行历程以及理论计算,分别给出了非密闭单机和密闭单机经历低气压环境的时间,从而确定了通用的低气压放电试验时间;针对鉴定单机和验收单机,分别给出试验次数及单机通电要求。研究提出了更符合实际且满足地面试验考核需求的通用低气压放电试验条件,可为航天器型号地面低气压试验提供参考。     

可重复使用飞行器再入控制系统设计

本文首先分析了可重复使用飞行器的控制结构,然后提出了一种智能变结构控制器,它可以使可重复使用飞行器控制系统克服现有方法的缺陷,无需大量的增益调节,而能自动适应非线性和强耦合的对象特性,并能适应大范围环境变化,减小对不同飞行条件下气动与结构参数的依赖性,自动补偿不确定因素和扰动的不利影响。最后通过simulink建模对控制系统进行了内外两回路协同仿真,验证了此控制系统能很好地跟踪输入,并且较好地解决了存在于变结构控制系统中抖振问题。     

航天器环境试验的有效性

介绍了美国对航天器环境试验有效性所作的研究分析工作。目的是要说明环境试验对保证航天器可靠性所起的重要作用,说明对环境试验投入大量的人力和财力是十分必要的;同时,这些工作也表明在提高环境试验的有效性方面还有许多工作可做。提高环境试验的有效性,归根到底是为了提高航天器的可靠性,节省研制费用,因而也就产生巨大的经济效益。文章对如何提高航天器环境试验有效性提出一些看法。     

印度研制可重复使用运载火箭

2007年1月11日，据印度媒体称，印度可重复使用运载火箭（RLV）计划正在快速实施，概念设计及辅助动力系统工作已开始，半低温发动机的研究也在进行中。RLV第一级设计为带翼体，飞行高度为100km。首次技术验证飞行预计在2008—2009年进行。     

论航天器的综合环境试验

讨论了在航天器研制中综合环境试验的重要性和必要性,简单介绍了航天器研制中的各种综合环境试验,对如何设计和应用综合环境试验提出了一些看法。