试验电缆发热对热设计验证的影响分析

试验电缆发热是航天器热平衡试验中一个难以消除的附加影响因素,常对热设计的正常验证造成很大干扰,分析其影响是保证热平衡试验验证正确有效的一项重要措施。针对试验电缆发热对试验结果及热设计验证的影响,文章以我国海洋-2(HY-2)卫星散射计探测头部热平衡试验为例,提出了一种定量分析的方法,并描述了对其影响进行分析和予以消除的具体过程。通过讨论散射计探测头部热平衡试验的特点,以及具有类似特点的系统级和部件级热平衡试验的情形,归纳了试验电缆发热定量分析的具体实施方式,并总结了适用于定量分析的热设计验证试验的特点。在轨遥测数据表明,定量分析的方式可正确有效地评估试验电缆发热的影响,修正后的计算模型可对在轨温度进行准确的预示。     

航天器热平衡温度预测的粒子群算法

为解决航天器热平衡试验温度外推预测方法中存在的问题,提出了热平衡温度预测的粒子群优化算法。根据热平衡温度模型,建立待优化的目标函数以及热平衡温度粒子群算法的计算流程。依据某型号卫星热平衡试验的前期温度数据,对热平衡极限温度以及瞬时温度进行预测,并与实测数据进行了比对。计算结果与实测数据相比具有较好的一致性,所提出的方法可有效地应用于航天器热平衡试验温度预测。     

航天器热平衡试验故障诊断的模型与方法

航天器在热平衡试验中经常会暴露设计制造上的缺陷,因此有必要对它进行实时的故障诊断。同时热平衡试验经验较少,所以采用了一种基于模型的故障诊断方法。应用了一种新的热平衡试验温度预测的数学模型,与试验数据相比较,结果令人满意;在此基础上,模拟了热平衡试验中由于太阳电池翼故障而出现的温度场异常情况,并且和正常情况比较,给出了故障诊断的方法。     

航天器解体模型研究综述

对国外航天器解体模型的发展历史、研究现状、数据来源、试验方法和关键技术等进 行了介绍与总结。其中着重介绍了目前使用比较广泛的NASA
EVOLVE4.0解体模型,以及针对此模型而开展的SOCIT4卫星碰撞试验。对国外目前的航天器 解体模型的优点和不足进行了分析,并对发展解体模型所涉及的关键技术,如超高速发射技 术、碎片软回收技术和碎片特性测量技术等进行了介绍。最后,对于在我国开展航天器解体 模型研究提出了建议。     

航天器真空热试验数据可视化系统设计与实现

针对航天器真空热试验测控数据处理现状和需求,通过引入三维数据可视化技术,设计了一种数据可视化系统。该系统运用Java 3D技术,通过虚拟场景设定,将真空热试验试件三维设计模型与热模型结合,实现温度数据—颜色映射,以云图形式显示测控数据,并实现与现有测控软件数据交互。典型试验结果表明:该可视化系统可以实时、真实、直观地显示试件在真空热试验过程中的温度变化情况,为试验过程中的实时温度监视和工况判读提供有效手段。     

航天器AIT模型与试验有效性评估方法

在航天器的研制过程中,根据试验验证要求,需要研制各阶段AIT模型并进行大量各类试验。ESA从1999年开始研究航天器AIT模型和试验有效性评估方法,并开发了MATED应用软件,从2006年开始投入其航天器研制的应用,成效非常明显,降低了航天器AIT成本、加快了研制进度,而且确保航天器的在轨可靠性。文章对ESA的航天器AIT模型和试验有效性评估方法及其应用作跟踪研究,并就我国航天器AIT工作提出开展模型和试验有效性研究的建议。     

载人航天器密封舱流动和传热数值模型及其地面验证

为求解载人航天器密封舱内复杂的空气对流、导热和辐射三者耦合的传热问题,本文建立了载人航天器密封舱的流动与传热数值模型,对地面试验状态下密封舱内的空气流动与传热进行了仿真分析,并利用试验结果对数值模型进行了验证.结果表明,建立的数值模型可靠且具有较高精度,仿真结果与地面试验数据吻合性较好,可进一步用于热控系统性能评估、在轨支持和故障处理.     

航天器低频电缆网的设计

文章提出了航天器低频电缆网的设计原则,以某航天器低频电缆网的设计为例,详细介绍了该低频电缆网功能的实现方法;整理归纳了地面测试阶段,航天器低频电缆网对航天器火工品、太阳电池阵驱动机构、蓄电池组等的安全保护措施。经航天器初样阶段验证,该低频电缆网设计合理可行,完全满足航天器任务要求。     

基于代理模型的批产化卫星动力学试验舱内响应预示方法

文章提出基于代理模型的航天器结构动力学试验舱内响应预示方法,分别采用前馈神经网络（FNN）和Kriging代理模型,利用正弦扫频试验所获得的外部实际测点数据对内部测点响应进行预示;并通过组件级产品和系统级航天器实例,对比2种方法的预示结果,讨论分析代理预示方法的有效性及样本数量对预示精度的影响。研究结果对后续批产化航天器动力学试验测点剪裁具有一定指导意义。     

使用太阳模拟器进行热平衡试验的附加外热流影响分析

航天器的结构复杂化与表面热光学性能差异,使得航天器热平衡试验中对大型太阳模拟器的需求越来越大。文章根据离轴式太阳模拟器的结构,分析了使用太阳模拟器进行热平衡试验时,真空容器中附加外热流的来源及其对试验的影响,并通过建立热控星模型和容器与热控星的联合模型进行仿真计算,给出温度分布结果,进而提出相应的试验设计改进建议。     

航天器低频电缆弯曲半径控制方法

航天器低频电缆连接可靠性直接关系到整器产品的性能实现。文章对电缆使用过程中的弯曲受力情况进行了分析,提出了一种电缆弯曲半径的控制方法,能够在电缆布局设计阶段对弯曲半径不足的电缆分支进行识别并实施弯曲成型方案。应用该方法可使得低频电缆避免在使用过程中因承受过大应力而导致的电缆导线断裂风险。工程实践亦表明该控制方法具有良好的应用效果和推广前景。     

航天器低压差分信号线束的电磁兼容性分析

航天器有效载荷设备之间的高速率数据信号通过低压差分信号（LVDS）线束进行传输,因此,LVDS线束的电磁兼容性（EMC）对系统产生直接影响。文章首先通过专用的电磁兼容性仿真软件对航天器实际结构中的1对低压差分信号线束的传导特性进行了分析,之后,基于该分析结论,对由12对线束构成的设备间线束捆的串扰特性、外界电场辐射下线束的抗扰特性进行了分析。频域和时域仿真结果验证了文章所述航天器低压差分信号线束布局的合理性,为将该成果进一步推广至航天器系统级线束布局及优化奠定了基础。     

提高星载多工器热真空试验测试精度的方法

星载多工器是卫星有效载荷分系统中的关键部件;须对其在热真空环境下的插入损耗、波动等射频性能进行准确测量,以真实反映产品的应用性能。经过分析多工器测试系统原理组成以及导致多工器热真空试验测试数据不准确及不稳定的各项因素,确定测试电缆性能随温度变化是影响多工器热真空试验测试精度的主要因素后,给出5种改进方法,包括:以参考电缆辅助说明测试电缆变化;采用波导阵测试系统;测试电缆实施热控包覆;运用时域分析计算并剔除测试电缆变化;测试电缆多通道实时校准。最后,汇总对比这些改进方法的应用效果,推荐测试电缆多通道实时校准为最佳,为行业提高星载多工器的热真空试验测试精度提供参考。     

空间对接机构螺旋电缆设计

对一种用于空间对接机构的螺旋电缆设计进行了研究。介绍了电缆的材料选择、结构设计和生产制造工艺。给出了材料蠕变、伸缩性能和空间环境等试验结果,均符合设计要求,并成功地用于神舟八、九、十号飞船与天宫一号目标飞行器的空间交会对接。应用情况表明:该电缆的结构紧凑,伸缩性能良好,满足低轨空间环境使用要求。     

航天器低电压差分信号线缆辐射干扰研究

基于双绞线结构及低电压差分信号(LVDS)的周期特性,运用数值评估与多导体传输线理论模型仿真的方法,分析了多个分叉的LVDS线缆辐射干扰强度。之后,提出了LVDS线缆辐射干扰的抑制工艺措施。理论分析与实测结果吻合较好,验证了采用多导体传输线法分析LVDS线缆的辐射特性,并证实了在总装工艺过程中采取屏蔽加固措施的有效性,可为优化航天器LVDS线缆布局提供参考。     

文昌发射场通信卫星塔架电缆设计方案及测试验证

海南文昌发射场的高温、高湿、盐雾等环境问题给通信卫星塔架电缆设计提出挑战。为此，文章在借鉴西昌发射场塔架电缆设计的基础上，提出塔架电缆由A1段、A2段和B段3个电缆分支组成；继而针对文昌发射场环境特点详述了塔架电缆在设计、铺设和使用方面关键点；最后对塔架电缆进行了测试验证，给出了测试内容和注意事项。所设计的塔架电缆已在3颗通信卫星正样星上得到验证，测试流程已基本固化，并形成了相应的操作性文件。     

带射频电缆的可展开天线阵在轨展开动力学

空间存在射频电缆穿越可展开部件工作区域的情形,这会对部件的展开特性造成较大的影响(特别是无源可展开机构),甚至会影响整个航天器任务。文章以某卫星带有半刚性射频电缆的无源可展开天线阵为例,提出了其动力学建模仿真流程,并建立在轨展开动力学模型;采用该模型开展了在轨展开动力学特性的仿真研究,同时与在轨实测数据进行了比对。结果表明,仿真数据与在轨实测数据基本一致,准确地评估了射频电缆对可展开天线阵在轨展开特性的影响,仿真评估方法有效。该建模仿真流程同样适用于卫星其他类型可展开部件的展开特性研究。     

一种航天器电缆网精确质量特性计算方法

分析了当前国内外电缆网质量特性计算存在的主要问题,提出了精确质量特性计算的解决方案。通过建立航天器电缆线型库,快速计算出线束的线密度并赋予三维模型;同时精确计算出三维电缆网模型的长度,建立导线束线规库,实现了电缆网质量计算。该方法可解决长期困扰的电缆网质量特性计算的精确性问题,通过实例验证了此方法的可行性和计算结果的精确性。     

航天器真空热试验用加热板的数值仿真

文章针对加热板在航天器热试验中的传热特点,利用Thermal Desktop软件建立了加热板和空间模拟器热沉的热数学模型,分析了电热丝数量、加热板材料和液氮管路布置方式对加热板升、降温时间和温度分布的影响;建立了模拟星、加热板和热沉的热模型,分析了加热板和星表间距对模拟星表面温度的影响。根据分析研究结果,提出了加热板设计及其在航天器热试验中的应用方法建议。     

MIC - a self deploying magnetically inflated cable system for large scale space structures

A new approach, termed MIC (Magnetically Inflated Cable) that enables large, lightweight very strong and rigid space structures is described. MIC would be launched as a compact package of coiled superconducting (SC) cables. After reaching orbit, the cables would be cryogenically cooled and electrically energized by a small power source. The resultant repulsion magnetic forces between the DC currents in the SC cables automatically cause the coiled launch package to self deploy into the final large space structure. The SC cables are held in place by a distributed network of high tensile strength tethers (e.g., Spectra material), creating a very stiff, rigid truss structure that strongly resists bending and torsional, etc. movements, without the need for gravity gradient stabilization. A linear quadrupole (LQ) MIC configuration is described that is suitable for large solar power satellites, space stations, space hotels, propellant tanks, manned Mars spacecraft, etc. The LQ has 2 long SC dipole loops, of horizontal width W, length L, and opposite magnetic polarity, which are vertically separated by distance W, producing a long truss structure of square cross-section (width W) with the 4 SC cables at the corners of the square. The SC currents are opposite in adjacent cables, yielding an outwardly directed net radial force on each cable. The ends of each SC loop experience outwards longitudinal forces. The magnetic forces are very strong, even for modest supercurrents. For example, a 4 meter square truss with I = 250 kiloamp has an outwards radial force of 220 kg per meter of cable. and 5250 kg outwards longitudinal force at the ends of each SC loop. The network of restraining tensile lines can support lightweight structures, including solar panels, propellant tankage, habitat modules, power transmission lines, etc. The design of a 1 kilometer long, 4 meter square cross section MIC truss for solar power satellites is described. The MIC launch package fits within the length/weight constraints of the shuttle bay, and includes all of the helium coolant lines, thermal insulation, and refrigeration equipment required.