失重模拟技术的发展及其比较研究

失重或称微重力环境是载人航天轨道飞行中的重要环境因素,地面上失重模拟实验是航天前的重要准备工作之一。失重模拟方法及其设备多种多样,要依其目的不同而进行选择。文章对上述问题进行了充分的比较研究,并在此基础上指出了中性浮力水槽和失重飞机是失重模拟设备中最常用和最有效的工具。建议从我国的实际情况出发,适时的加以建造。     

什么是模拟失重水槽

航天员出舱活动是载人航天的重要技术组成部分,通过出舱活动,航天员可以进行航天器的在轨维修和故障排除、有效载荷的布放、回收和在轨维修以及大型航天器（如空间站）的在轨安装构建等任务。这些任务的完成需要航天员穿着舱外航天服在空间失重环境下进行。失重状态下人的运动和作业方式与在地球表面的重力状态下完全不同。为了完成这些出舱活动任务,航天员必须熟练掌握失重状态下运动和作业的规律和技巧,需要通过地面上模拟的失重环境对航天员进行大量的训练。     

人机整合出舱活动的模拟失重试验技术研究进展

航天员进行出舱活动(EVA)是我国载人航天技术发展的一个关键步骤。利用航天员的出舱活动可以完成观测地面目标、在轨维修和组装大型空间设施等任务。但另一方面,航天员的出舱活动又是极其昂贵和带有极大风险性的空间作业任务。美国航宇局的资料表明,空间出舱活动1小时,在地面至     

固体燃气发生器动力模拟水下发射试验研究

通过模拟水下试验,对导弹发射管充水工况下的固体燃气发生器动力发射技术进行了研究。结果表明,在发射管充水工况下燃气动力发射方式可行。与干式发射相比,该发射动力装置需要的装药量大,但发射管内的温度较低,热防护问题容易解决。在此基础上总结出发射深度、弹后空间、挡流板和装药量对发射内弹道的影响规律。试验表明,弹后空间越小,导弹出管速度越大;加装挡流板,可使导弹出管速度明显提高。通过试验对发射方案进行了优选。     

航天器对接试验台主动对接环失重模拟技术研究

为航天器对接五自由度试验台研究了外装智能式失重模拟技术:外装机构对主动对接环从外部进行吊装,吊装点位于主动环质心,可实现主动环三轴自由转动,并能方便地实现与主动环的安装与分离;智能式重力平衡器能迅速地、高精度地提供失重模拟平衡力,并保证主动环的上下自由运动及二维平动运动。本文提供了一个设计实例,并作了动态响应仿真分析。设计的外装机构附加质量仅有3kg,附加惯量小于1 5kg·m2,装置动态响应时间小于5ms,各向失重模拟误差1～2%。     

特殊的“潜水池”——失重模拟水槽全透视

神七任务的核心内容就是出舱活动。而航天员出舱的全过程——从穿上航天服、打开舱门、步入太空,一直到完成任务、返回舱内、将舱门关上为止,所做的工作都需要事先在一个特殊的"潜水池"里进行若干次的模拟训练。因此,这个特别的水池对于神七任务来说,有着十分重要的意义,我们也不妨对它做一个近距离接触。     

机械臂转位舱段过程的多学科集成仿真

基于高层体系结构(HLA)及Modelica建模语言构建的系统集成仿真平台,通过构建和集成与机械臂转位舱段过程相关的舱体动力学、机械臂、轨道、姿态控制、总体电路等功能模型,建立了机械臂转位舱段集成仿真模型,开展了机械臂转位舱段过程多学科集成仿真,建立并验证了基于功能模型的多学科集成仿真工作流程,提出并实践了基于功能模型的总体-分系统多学科集成仿真工作模式。仿真结果表明:文章提出的工作流程和工作模式合理有效,集成仿真方案可行,研究成果可以为航天器研制数字化提供参考。     

水底出舱演练，模拟太空漫步——三大出舱训练之失重模拟水槽训练

听航天员教员说,航天员曾经这样描述过他们在水槽训练时的感受:"那感觉,就像是在船上。当然,没有船上那么自由自在,那么舒适,因为这其中肯定或多或少有一种压抑感。"这到底是怎样的一种感觉呢?2008年8月7日下午,我们来到了水槽训练大厅,观摩了航天员进行的中性浮力水槽训练。水槽大厅宽敞明亮,槽水深阔碧蓝。一番准备之后,身着水槽训练服的航天员直直地、慢慢地沉入水中,在潜水教员的护送下,开始自己的水底训练之旅。     

一种用于空间机械臂的 微重力模拟悬吊配重试验系统

空间机械臂工作在空间微重力环境中,广泛用于太空中的舱段对接、在轨维修等操作,因此需要在地面模拟微重力环境以满足空间机械臂研制试验要求。文章基于国内外模拟微重力环境领域技术现状,依据型号研制试验要求,提出了一种用于大型空间机械臂性能和可靠性验证的微重力环境模拟悬吊配重试验系统,并给出了悬挂机构子系统、二维随动子系统、恒拉力子系统、位姿测定子系统的设计思路和具体方案。     

舱外航天服热平衡试验的外热流模拟方法

适合出舱行走的舱外航天服外形复杂,而且其空间外热流极其复杂,这样如果按照传统的热平衡试验的外热流施加方法,以热流计目标值来调节红外笼各个加热分区的功率将会带来很大的复杂性。为此,本文章提出了采用试验与计算相结合的方式来进行外热流模拟,即通过建立舱外服热试验模型,进行试验外热流分析计算来确定各个红外笼加热分区的供电功率,并根据计算结果对外热流施加情况进行统计和分析。此种外热流模拟方法在节省大量试验时间及成本的基础上,可以准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值,提高了外热流模拟的准确性。
     

航天器虚拟噪声试验系统方案设计

为提高航天器研制试验的可靠性及地面试验质量,正确评定试验条件,文章初步提出了虚拟噪声试验系统的设计方案及各分系统的虚拟仿真方法。系统利用VAOne及MATLAB作为软件开发平台,为卫星动力学试验提供复杂结构的试验仿真和预示,为试验设计提供技术依据。今后应进一步实现系统的机电耦合作用分析。     

航天器环境模拟试验的计量保障

文章分析了中国空间技术研究院航天器环境模拟试验的计量保障现状和存在的问题,介绍了北京东方计量测试研究所的计量保障能力,对航天器环境模拟试验计量保障工作的发展提出了具体建议。     

嵌金属丝端燃药柱固体发动机水下点火数值模拟研究

为探讨降低固体火箭发动机水下点火初期推力峰值的方法,通过对燃气采用常微分控制方程、对嵌金属丝采用一维传热方程、对端燃药柱采用二维轴对称传热方程、对燃气泡采用球形气泡模型,就嵌金属丝端燃药柱发动机水下点火的工作过程进行了数值模拟研究。算例结果显示,发动机水下点火初期的推力峰值小于稳定工作推力,初始燃面积对推力峰值影响较大,发动机达到稳定工作推力所需时间随药柱直径的减小而迅速减小,发射深度的变化对推力达到稳定状态所需时间影响很小。     

火星探测器热环境模拟与试验技术探讨

为保证火星探测器的可靠运行,需要对其进行真空热试验和火星表面热环境模拟试验。文章通过对国外火星探测器热试验的调研,梳理出热试验所涉及的关键技术。并通过对行星际空间热环境和火星表面热环境特点的分析,结合国外相关热环境模拟设备的研制使用情况,探讨不同热环境的地面模拟方法,可为我国火星探测器热环境试验设备的研制及开展相关热试验提供技术参考。     

动力系统大气垫容积启动充填仿真及试验研究

应用AMESim系统建模和仿真软件并考虑减压阀出口不同节流孔板孔径节流能力,建立了贮箱加注仅为满载加注量40％条件下的系统启动充填过程仿真模型。计算了电爆阀打开后贮箱出口压力变化曲线,获得系统初始充填时间。依据仿真结果结合系统实际情况完成系统冷试验证试验,试验结果与仿真计算数据基本一致。     

亚音速进气管制造工艺

亚音速进气管是用于某课题仿真模拟试验设备的关键部件,设计技术要求高,制造难度大。主要技术难点为导管的加工、整流栅上整流孔的加工以及设备整体形位公差的保证。通过系统的工艺试验和技术分析,确定了合理的工艺方法,解决了设备制造中的技术难点,使设备满足了设计要求。     

自润滑基础运动部件模拟空间环境试验装置研究进展

为评价自润滑基础运动部件在空间环境下的服役状态,指导优化润滑方案设计,需要具备模拟空间环境试验装置以及相应的摩擦磨损性能测试手段。文章分别以涂层型/衬垫型自润滑轴承和涂层型自润滑齿轮为典型对象,介绍了面向空间装备应用的自润滑基础运动部件模拟空间环境试验装置的研究进展;之后分析展望了该领域的研究趋势。     

固冲发动机沉积数值模拟与试验研究

分析了液滴撞壁模型的发展概况,基于Mundo模型,分析了粘附、反弹、飞溅3种状态的固冲发动机沉积模型,并对发动机内沉积问题进行了数值模拟与试验研究.结果表明,发动机内沉积主要集中在补燃室头部、进气道下游、冲压喷管收敛段;颗粒粒径分布对沉积位置影响很大;由试验压强-时间曲线换算得到的冲压喷管喉部沉积速率与数值模拟结果基本相符.     

某型膨胀循环发动机高空模拟试验方案研究

某型膨胀循环发动机在研制初期基于环境压力可能对膨胀循环发动机起动加速性有较大影响的考虑,采用了全程主动引射高空模拟试验方案,试验结果显示环境压力对发动机起动加速性的影响较小。发动机室压和喷管面积比是影响引射方式的主要参数,该型膨胀循环发动机与采用被动引射的某型燃气发生器循环发动机参数相当,这为该型膨胀循环发动机采用被动引射提供了可能,并对膨胀循环发动机采用被动引射高空模拟试验方案的可行性进行仿真研究。