ULE?叠层反射镜二维等效建模方法研究

ULE~?叠层反射镜是实现大口径、低面密度、高刚度空间反射镜的有效途径。为提高ULE~?叠层反射镜设计效率,文章基于蜂窝夹芯结构均质板等效理论,推导了叠层反射镜二维等效模型建模方法,利用有限元法计算二维等效模型自由模态频率,对比详细模型计算结果,验证等效模型计算精度,并结合设计实例验证该二维等效模型在叠层反射镜优化设计中的有效性。分析结果表明,叠层反射镜面密度大于40kg/m~2时,二维等效模型模态频率计算误差优于4%,满足优化设计精度要求。文章提出的叠层反射镜二维等效建模方法大幅缩减叠层反射镜有限元模型规模,实现叠层反射镜有限元模型高度参数化,有效提高了叠层反射镜设计效率。     

平行光管反射镜的支承结构

文章叙述大口径、长焦距平行光管系统的大型反射镜 (包含主镜、标准平面镜和球面镜 )的支承方式与结构的有关问题 ,分析了引起反射镜变形的原因 ,说明了结构设计时应采取的技术措施 ,介绍了 3种在实际应用中比较成功的典型结构方案和卸载机构。     

平行光管反射镜的支承结构

文章叙述大口径、长焦距平行光管系统的大型反射镜(包含主镜、标准平面镜和球面镜)的支承方式与结构的有关问题，分析了引起反射镜变形的原因，说明了结构设计时应采取的技术措施，介绍了3种在实际应用中比较成功的典型结构方案和卸载机构。     

轻型球面反射镜面形检测支撑设计仿真分析

文章针对轻量化程度较高的SiC空间反射镜,探讨了其在重力环境下反射镜面形检测所需要的卸载支撑方法。为了使重力对反射镜面形精度的影响降低到可接受范围内,在光轴竖直时,将支撑结构对反射镜的作用简化为卸载力,优化力的数量、位置及大小,使反射镜面形精度达到近似零重力情形,并分析了反射镜水平倾斜0.5°、1°时,反射镜面形对位置误差的敏感程度;光轴水平时,在对反射镜设计支撑结构的同时,加入3点、6点辅助卸载力来降低残余重力影响,使反射镜面形接近无重力情形。通过Patran/Nastran软件建立反射镜模型并进行仿真计算,输出反射面各结点坐标值及变化量,用Matlab程序计算出反射镜面形精度,结果表明优化后的设计结果满足指标要求。     

级联滤波器并行频域实现的研究

文章介绍了一种用于两个或多个级联滤波器并行频域实现的有效的计算方法,特别是当滤波器阶数很大时,该算法只需计算一个DFT和IDFT,DFT／IDFT的点数远远小于滤波器的阶数;并且滤波器既可以是时不变的,也可以是时变的。     

随机振动引起空间反射镜面形退化的机理研究

为了确保遥感器能够承受发射过程中的力学环境,需要在地面对遥感器及其部组件进行充分的振动试验,随机振动试验是主要的试验方法之一。对于反射镜组件,除了需要关注常规的刚度和强度特性,还需要重点关注试验前后的面形变化。在多个型号的研制过程中,均出现过随机振动试验后反射镜组件面形发生退化的现象。因此,亟需研究随机振动试验引起的反射镜面形退化机理。文章通过对反射镜安装界面进行受力分析,研究了随机振动等效准静态加速度、连接刚度、预紧力以及摩擦力之间的关系。通过仿真分析发现横向残余应力是导致面形退化的主要因素,并给出了残余应力的估算公式。最后,结合某空间相机主镜组件的随机振动试验,验证了横向残余应力引起反射镜面形退化的机理。分析和试验结果表明,当达到产生横向残余应力的条件时,反射镜面形开始退化,横向残余应力越大,反射镜面形退化越严重。     

大口径反射镜在平行光管中的安装方法

文章介绍了3种平行光管中大口径反射镜的安装方法,并通过力学分析进行比较,给出了各自的优缺点。     

基于MEMS加速度计的快速反射镜复合控制

设计研制了基座含MEMS加速度计的两轴快速反射镜样机,底部的两组MEMS加速度计测量干扰形成控制前馈,用自适应方法调节前馈系数,从而增强抑制角振动能力。样机的仿真和实验结果显示,静态精度优于1″、小信号带宽高于200Hz。仅转角反馈PID回路工作时对基座振动引起的角振动抑制-42.8d B,增加MEMS加速度前馈回路后达到-47d B。     

大型太阳模拟器拼接准直镜技术

KM6太阳模拟器采用离轴准直光学系统,离轴角为29°,准直角≤±2°,准直镜最大外形直径为6800mm。根据太阳模拟器光学系统的特性,同时也为降低制造成本,准直镜可以采用球面反射镜来代替原本的抛物面反射镜,并且采用多个小镜拼接而成。文章从外形尺寸计算、单元准直镜及其调节机构、框架结构及其调节机构、准直镜的温控和准直镜的装调等方面全面介绍了KM6太阳模拟器拼接准直镜的设计技术。与此同时,详细阐述了在平面结构基础上拼接大型球面反射镜的可行性及其相关位置尺寸的计算方法,阐述了单元准直镜和框架的调节机构的原理及其拼接球面反射镜过程中的作用,论述了准直镜辐射制冷、电加热调温的温控方案的可行性,进行了必要的热分析计算,对空间环境模拟器中大型反射镜的研制具有参考价值。     

大口径反射镜在平行光管中的安装方法

文章介绍了3种平行光管中大口径反射镜的安装方法，并通过力学分析进行比较，给出了各自的优缺点。     

一种空间光学遥感器的主镜展开机构

分块可展开光学系统的相关技术是空间光学遥感领域当前的研究热点之一。文章设计了一种环扇形剖分主镜的展开机构总体方案。为了满足主镜展开机构的高重复定位精度要求,定位装置采用了点接触的运动支承;中央子镜与旁瓣子镜之间的锁紧力通过控制步进电机转角的方法来控制,以降低系统的复杂性;为了提高机构运动可靠性并尽可能减少润滑剂对光学镜面的污染,运动副表面采用了MoS2固体润滑剂方式;经Solidworks软件仿真,该主镜展开机构无结构干涉,能够实现主镜的收拢和展开功能。     

陀螺经纬仪在大型航天产品精测中的应用

陀螺经纬仪通常是做某一方向与当地大地北向的方位角关系测量用。文章针对“天宫一号”目标飞行器精测中遇到的问题,即高空不同平台间两台设备需要姿态关系测量的需求,通过对陀螺经纬仪测量原理的研究,借助大地坐标系作为中间传递坐标系,解决了经纬仪测量因互瞄被遮挡无法建立基准镜坐标系间关系的问题。测量误差分析结果验证了这种新方法的可行性,该方法可用于大型航天产品设备安装精度的测量。     

On the Precession of Saturn

The precession of Saturn under the effect of the gravity of the Sun, Jupiter and planet’s satellites has been investigated. Saturn is considered to be an axisymmetric (A = B) solid body close to the dynamically spherical one. The orbits of Saturn and Jupiter are considered to be Keplerian ellipses in the inertial coordinate system. It has been shown that the entire set of small parameters of the problem can be reduced to two independent parameters. The averaged Hamiltonian function of the problem and the integrals of evolutionary equations are obtained disregarding the effect of satellites. Using the small parameter method, the expressions for the precession frequency and the nutation angle of the planet’s axis of rotation caused by the gravity of the Sun and Jupiter are obtained. Considering the planet with satellites as a whole preceding around the normal to the unmovable plane of Saturn’s orbit, the satellites effect on the Saturn rotation is taken into account via the corrections in the formula for the undisturbed precession frequency. The satellites are shown to have no effect on the nutation angle (in the framework of the accepted model), and the disturbances from Jupiter to make the main contribution to the nutation angle evolution. The effect of Jupiter on the nutation angle and the precession period is described with regard to the attraction of satellites.     

基于分段常滑翔角的长航时纵向远程滑翔飞行方程近似解

提出用包含地球旋转效应的n个常滑翔角飞行段近似实际滑翔飞行轨迹的方法。基于该方法推导了长航时纵向远程滑翔飞行轨迹近似解，并给出了各段常滑翔角、滑翔时间的求解方法及整个滑翔轨迹近似计算步骤。文中算例结果表明，该近似求解方法计算得到的滑翔航程和滑翔时间与实际值相差很小，航程误差率约为0．7％，时间误差率约为0．6％，因此该方法在近似小初始滑翔角的长航时远程纵向滑翔飞行时是有效的、可行的，尤其针对航程在地球半圈以上的滑翔飞行轨迹。     

旋流器结构参数对燃烧室出口温度分布的影响

采用数值模拟方法研究旋流器的结构参数对中心分级高温升燃烧室出口温度分布性能的影响,结构参数主要是叶片安装的角度和叶片的旋向组合多种方案,再对这些组合方案进行比较,从而选出最优结构。数值计算结果表明:旋流器结构参数对燃烧室出口特性有很大的影响,设计合理的旋流器结构参数对提高燃烧室性能很重要。选取最优的角度组合,第1级为45°,第2级与主燃级为60°;第1级与第2级旋向反向,并且第2级与主燃级旋向一致。     

轨道面旋转角对GEO卫星广播星历参数拟合的影响

广播星历参数拟合是建立卫星导航系统的一项关键技术,星历用户算法的简洁高效直接决定了用户导航定位的效率。在基于GEO、IGSO和MEO三类卫星的北斗二代导航定位系统中,GEO卫星的广播星历参数拟合是迫切需要解决的难点之一。基于广播星历参数的最小二乘解法,推导出了轨道面旋转角对广播星历参数的影响表达式,分析了轨道面旋转角的大小对广播星历参数拟合稳定性的影响。计算结果表明,通过增加轨道面旋转角不仅很好地解决了GEO卫星广播星历参数超限的问题,而且确保了广播星历参数拟合算法的精度和可靠性。     

航天密封舱设备安装精度仿真分析方法

针对航天密封舱设备安装精度受密封舱内压影响却没有实用的理论预示方法,提出了仿真分析设备安装精度的方法。该方法根据有限元结构仿真分析得到的位移,导出设备的安装精度;另外,提出了精测数据的分析方法,使设备的安装精度变化规律更明显,更容易看出设备旋转的旋转轴、旋转方向、旋转角度,也使精测数据与仿真数据的对比更容易,可为验证仿真分析的准确性提供前提条件。利用一个算例对文章提出的仿真分析方法进行了验证。结果表明,仿真分析方法能准确地确定设备安装角度变化的旋转轴和旋转方向,计算出的旋转角度值与精测结果也基本一致。     

Transition of Planar Rotational Motion of an Asymmetric Spacecraft into Oscillatory Motion at Its Reentry into the Atmosphere

The motion of a spacecraft with small asymmetry relative to its center of mass is considered. The restoring aerodynamic moment of the spacecraft is described by the Fourier series in terms of the angle of attack with the two first sinusoidal and the first cosinusoidal terms. A solution for the angle of attack in the undisturbed rotational motion is found. The analytical expression is obtained for the integral of action taken along the separatrices that separate the rotational and oscillatory regions of the phase portrait of a system. The transition of the spacecraft's motion from planar rotational to oscillatory is investigated. This transition is caused by a slow variation of moment characteristic coefficients, as well as by the presence of small asymmetry and damping and slow variation of their coefficients. Analytical formulas are obtained for determining the times of transition from rotational to oscillatory motion, as well as for the critical angular velocity of beyond-the-atmosphere rotation. When this critical velocity is exceeded, body rotation proceeds for a long time interval (planar autorotation arises).     

姿态对地指向不断变化成像时的偏流角分析

 针对敏捷卫星在三轴姿态机动过程中同时进行推扫成像的偏流角问题,基于线阵TDICCD推扫成像原理,分析了动态成像过程中的偏流原理,通过速度矢量法推导出动态成像方式下的偏流角数学解析表达式。数值仿真分析表明：当相机推扫速度方向与星下点速度方向的夹角η为0°（沿航迹方向推扫成像）或180°（沿航迹反方向推扫成像）,偏流是由地球自转产生的,数值较小;当夹角为0°＜η＜180°时,偏流是地球自转和轨道运动共同产生的,偏流角数值较大;当夹角η=90°（垂直于航迹方向推扫成像）时,偏流角随地理纬度的增大而增大。基于以上结论,采用姿态偏航控制对偏流角进行调整,可以实现在三轴姿态机动过程中开启光学有效载荷进行推扫成像的动态成像技术。     

扫描线校正器校正量的实验室测试方法

扫描线校正器（Scan Line Corrector, SLC）是摆扫式成像相机中的重要组成部分，SLC以一定规律转动，使相邻的正、反扫描条带间实现不漏扫和小重叠。为了测试SLC的校正量是否准确，传统的方法是通过外景成像试验实测，但这种方法成本高、周期长，对环境要求也较高。针对此问题，文章研究了在实验室下基于靶标的SLC校正量测试方法。该方法以正、反扫校正量差为中间量，通过建立合适的匹配函数计算出 SLC 校正量曲线的线性起始点，得到 SLC在不同扫描视场的校正量，并通过外景试验验证该方法的正确性。