使用瞬态理论预报航天器温度场及其最后的平衡状态

本文对瞬态理论应用于预报航天器瞬时温度场及其最后达到的平衡状态进行了研究。理论解或试验结果与使用该方法得到的结果是一致的。作过的预报是满意的。该方法也适用于多体相互作用和温时曲线有拐点的情形。     

温度外推预报技术在热平衡试验中的应用研究

在航天器的稳态热平衡试验中 ,应用温度外推预报技术可以准确的给出航天器热平衡极限温度 ,缩短热平衡试验时间 ,从而降低航天器研制成本。文章对非线性最小二乘估计和广义卡尔曼滤波 (EKF)两种温度外推预报方法在航天器热平衡试验中的应用做了相关的研究。     

反演航天器在轨瞬态外热流的导热反问题

获得航天器在轨飞行过程中的外热流数据对于研究热控涂层在轨退化规律、各种空间因素对热控产品的影响以及航天器姿轨控发动机羽流热效应都有非常重要的意义,然而直接测量热流存在很多困难,因此可以通过求解导热反问题得到满足一定精度的结果.首先,通过研究利用航天器设备在轨遥测温度值反演出航天器在轨瞬态外热流的导热反问题方法,建立了反演航天器在轨瞬态外热流的数学模型,采用共轭梯度法求解导热反问题并从物理概念角度改进了共轭梯度法的迭代过程以增加其抗不适定性;然后构造了两组能够代表目前大多数地球轨道航天器以及深空探测航天器在轨吸收外热流变化的数值试验对共轭梯度法的反演效果进行了检验.除阶跃变化位置以外反演值与真实值的最大相对偏差为2.9%,反演效果非常好;对于阶跃变化位置的吸收外热流在对反演结果进行分析处理后也能够得到较好的反演结果.      

大型航天器的真空热试验技术

介绍KM6设备做大型航天器真空热试验技术，包括：热平衡试验技术、热真空试验技术。并分别介绍了大型航天器的试验的必要性、试验工况、试验技术状态、外热流控制系统、测试系统。     

航天器在上升段的空间辐射外热流计算

本文提出了航天器在上升段的空间辐射外热流计算公式及航天器在该段是否进入地球阴影区域的判定准则。本公式与航天器在轨道段的空间辐射外热流公式,为航天器的热设计及地面热真空试验提供了基本依据。     

返回式航天器轨道周期变率确定及预报的数值方法

对返回式航天器进行变轨控制计算时要用到平均轨道周期变率,而数值法定轨通常求解的是大气阻力系数,无法直接得到平均轨道周期变率。文章通过建立航天器精密动力学模型、数值积分器、瞬时轨道根数到平均轨道根数的转换算法和平均周期序列多项式拟合算法,提出了一种基于数值法精密轨道确定和预报计算平均轨道周期变率的数值方法。     

舱外航天服热试验方法研究

舱外航天服采用主被动相结合的热控方式控制内部的温度,但其外形复杂,影响外热流的因素很多,因此舱外航天服热试验存在着与传统航天器热试验完全不同的特点。文章根据舱外航天服热设计的特点,对舱外航天服的地面热试验方法进行了比较分析和研究,论证了采用等效外热流模拟方法,通过进行舱外航天服系统漏热和散热能力的测试来验证热设计方法的合理性及热试验方法的可行性。     

航天器空间碎片防护方案的评价方法

在综述国际上已采用和研究的航天器防护空间碎片超高速撞击防护方案评价方法的基础上,对航天器防护方案的评价方法进行了分析与探讨,给出了各种防护方案的撞击极限曲线和撞击极限方程。     

平均相对运动方程及其在卫星编队构型维持中的应用

针对近地轨道卫星相对运动过程中的周期变化特性,利用轨道周期平均方法给出了平均相对运动方程,并在此基础上设计了两种编队构型维持策略.首先,推导出以轨道根数差分表示的平均相对运动方程,该方程能有效消除相对运动的周期性变化.其次,针对大气阻力摄动和J2项摄动,利用轨道平均根数的线性化递推公式,给出了平均相对运动轨迹的预报方程,通过事先预报编队飞行的平均轨迹,为编队构型设计和保持控制提供参考依据.最后通过数学仿真对两种编队构型维持策略进行了验证.     

基于日地月信息的航天器全弧段自主容积卡尔曼滤波导航

高精度全弧段航天器自主导航是航天应用技术的发展方向,是实现航天器在轨任务执行的前提和基础。文章对仅利用日、地、月等天文信息进行航天器全弧段自主导航方法进行了研究。首先,以航天器轨道动力学方程和航天器与日地月之间的夹角信息及地心距作为自主导航系统的状态模型和观测模型,构建了非线性导航系统模型。其次,给出了全弧段自主导航算法,在日月可见弧段采用非线性容积卡尔曼滤波实现航天器自主导航,在星蚀时段利用航天器轨道动力学模型进行高精度轨道预报。最后,给出了数值仿真算例。结果表明,基于日地月天文信息的航天器全弧段自主导航精度保持在2km以内,能够满足其自主导航的要求。     

载人航天器密封舱门的可靠性验证试验方法

论述了载人航天器密封舱门的功能、工作原理和主要故障模式,确定了舱门的可靠性特征量,基于计量型可靠性试验的基本思路,提出了舱门的可靠性试验方法,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、故障判据和可靠性评估方法,给出了应用示例,为载人航天器密封舱门的可靠性验证提供了技术途径。     

嫦娥五号探测器热平衡试验方案设计与实现

针对嫦娥五号探测器热平衡试验中面临的难题,在分析以往国内外航天器热平衡试验技术现状基础上,依据验证充分、有效与全面的原则,构建出一套探测器热平衡试验方案,提出一种基于“专用红外吸收式空间外热流模拟方式”的热平衡试验方法,设计了典型试验工况,同时优化了试验技术流程。地面热平衡试验结果结合在轨飞行数据表明：热平衡试验方案能够有效验证热控设计的正确性,专用红外吸收式外热流模拟装置偏差造成的温度影响不超过2℃,热平衡试验工况设置合理,技术流程优化,热分析模型相关性工作可使热分析模型更加准确可信。     

基于GPS的地球资源卫星精密星历外推新方法

随着技术的发展,通过星载GPS接收机直接确定卫星星历成为卫星定位的一个重要手段.GPS接收机获取的卫星星历数据是某一时刻的瞬时状态,要获取连续的卫星星历数据还需要进一步处理.常用的处理方法有几何法与动力学法.在GPS接收机给定瞬时星历频率较低的情况下,几何法的计算误差比较大,特别是只有一组瞬时星历时,无法用几何法进行轨道的外推.在分析地球资源卫星轨道特点的基础上,提出一种新的轨道缩减动力模型,该模型将卫星运动在直角坐标系中分解为简谐运动,利用模型实现了轨道外推的算法.通过试验验证,该算法可以达到较高的精度.      

基于状态转移矩阵的航天器多脉冲悬停方法

基于航天器相对运动的状态转移矩阵描述,研究了空间相对悬停的多脉冲控制方法,解决了工程实践中连续推力悬停轨道控制技术对航天器控制推进系统要求较高的难题。给出了两航天器在圆、椭圆和双曲线等圆锥曲线参考轨道上相对运动的状态转移矩阵描述。在此基础上,定性分析了椭圆参考轨道偏心率对悬停精度的影响,推导了航天器多脉冲悬停速度脉冲控制量的计算方法。数值仿真算例显示,该方法可有效实现一定悬停精度要求下的空间相对悬停控制,且随着一个轨道周期内脉冲数的增加,相对悬停的效果得到提升。     

基于时变增益ESO的多航天器SO(3)姿态协同控制

针对多航天器姿态协同控制问题,基于特殊正交群（SO（3））研究了存在干扰情形下的控制设计方法。结合有向通信拓扑建立了多航天器SO（3）模型,在此模型的基础上提出了一种时变增益扩张状态观测器（ESO）对系统的总干扰进行估计,削弱了常值增益ESO的峰化现象。利用相邻航天器的信息给出了旋转矩阵形式的协同指令,进一步基于SO（3）方法设计了协同控制器。同时采用ESO的输出在所设计的控制器中对系统的干扰进行补偿,从理论上给出了ESO的收敛性以及闭环系统的稳定性证明,保证多航天器系统能够实现稳定协同。仿真结果验证了本文方法的有效性和快速性。      

一种巡视器惯性/视觉组合导航新方法

在以运动参数误差为状态量、视觉导航与惯导导航相对运动参数差为观测量 的传统惯性/视觉组合导航方法中, 为解决相对运动参数同时与前后两个时 刻状态相关的问题, 采用将前一时刻位置和姿态误差增广到状态量中的方法, 并且假设增广的状态量为常值, 导致状态模型中引入了较大的误差. 基于 真实位置、姿态建立观测量误差模型, 导致观测量同时与前后两个时刻的状 态相关. 本文以惯导误差方程为状态模型, 采用四元数差形式的相对运动 参数差作为观测量, 基于上一时刻组合导航位置、姿态估计值建立观测量误 差模型, 实现了状态的增广, 并使得量测信息仅与当前时刻的位置误差和平 台失准角相关, 克服了状态模型误差较大的问题. 月面仿真和地面模拟实验 均表明, 该方法能够达到较高的位置和姿态估计精度.      

载人航天器舱门快速检漏仪的可靠性试验与评估方法

载人航天器舱门快速检漏仪是载人航天器舱门及其对接机构对接面气密性检测的测试仪器。为了验证舱门快速检漏仪的可靠性指标水平,按照寿命型和计量型可靠性试验方法的基本思路,通过分析其功能、工作原理和主要故障模式,确定了可靠性特征量,提出了舱门快速检漏仪的可靠性验证试验方法,包括试验方法的选择、试验件状态、试验条件的确定、试验程序、故障判据及可靠性评估方法,并给出了评估结果。     

高频通信最大可用频率的自适应预报

引入Volterra级数自适应混沌预报方法, 实现了高频通信最大可用频率的自适应预报. 基于青岛至新乡2007年3月和2012年3月最大可用频率观测数据, 通过不同太阳活动期单步预报、不同步长短期预报和不同训练样本长度预报结果的统计, 分析验证了方法的精确性、适应性和有效性. 分析结果表明, 采用Volterra级数自适应混沌预报方法进行超短期预测可以取得较好的预报结果, 适用于不同太阳活动期; 预测步长不大于1/12周期时, 预报均方根误差均小于0.79MHz, 与基于最大Lyapunov指数预报方法的结果对比表明, 该方法在观测数据少和信道时变特性强等情形下仍具有较高精度且应用简便. 其为高频频率预报技术的深入研究提供了基础.      

整星稳态温度的热网络分析方法

本文结合我国第一颗通信卫星的温度场计算,论述了航天器热计算中的网络分析方法,给出了经过网络修正以后的250个节点的稳态计算结果,并与地面模拟试验的数据以及飞行遥测的数据作比较分析表明,计算偏差绝大部分在2～8℃范围内,此外,对今后的热设计工作提出了几点看法。     

空间高精度惯性导航的后牛顿模型

将广义相对论中的惯性系概念引入惯性导航,根据后牛顿引力理论,提出一种新的航天器惯性导航模型.以地球周围的测地运动物体为随动惯性参考系,利用航天器机载加速度计测量的比力和引力梯度作为观测量,通过求解航天器相对于随动惯性系的状态量达到导航定位目的.该方法用于高轨卫星时可以获得较高的测量精度,误差主要来源于惯性元件的测量以及随动惯性系测地轨迹设计,不存在现有惯性导航模型中随时间而累积的误差.