准直光学系统热变形对太阳模拟器性能影响研究

为了给太阳模拟器系统热管理提供可靠的技术依据,研究了准直光学系统热变形对系统性能的影响。选取项目组自主研发的高精度太阳模拟器准直光学系统作为研究对象,利用有限元软件仿真实际工作条件下各光学元件表面温度及热变形分布,将通光表面变形数据拟合为泽尼克系数导入光学设计软件中,分析热变形对系统准直角误差及辐照均匀度影响。研究结果表明:在未采取温控措施的自然对流条件下,热变形造成±1’的准直角误差和41.3%的辐照不均匀度,超出允许范围,需进行温控。通过光机集成分析法,给出了不同温度下,对流系数与热变形导致的准直角误差和辐照不均匀度对应关系,为风冷温控系统工程化设计提供了依据。     

准直光学系统热变形对太阳模拟器性能影响研究

为了给太阳模拟器系统热管理提供可靠的技术依据,研究了准直光学系统热变形对系统性能的影响。选取项目组自主研发的高精度太阳模拟器准直光学系统作为研究对象,利用有限元软件仿真实际工作条件下各光学元件表面温度及热变形分布,将通光表面变形数据拟合为泽尼克系数导入光学设计软件中,分析热变形对系统准直角误差及辐照均匀度影响。研究结果表明：在未采取温控措施的自然对流条件下,热变形造成±1′的准直角误差和41.3%的辐照不均匀度,超出允许范围,需进行温控。通过光机集成分析法,给出了不同温度下,对流系数与热变形导致的准直角误差和辐照不均匀度对应关系,为风冷温控系统工程化设计提供了依据。     

基于SOC的卫星姿轨控系统通用电模拟器设计

在某型卫星地面电联试过程中,对该卫星的姿态轨道控制系统进行接口分析及信号统计,针对其接口复杂性、信号多样性的特点,提出采用片上系统(Systemona Chip,SOC)芯片对所有部件模拟器进行通用化设计。文中给出了该型卫星通用型电模拟器硬件平台设计方案以及陀螺、反作用轮和通用接口模块的硬件配置说明,针对该型卫星姿态轨道控制系统电联试要求,对所有部件按真实接口配置成电模拟器,形成通用接口箱、敏感器电模拟器箱和执行机构电模拟器箱,并通过CAN(Controller Area Network)总线接入闭环仿真,对太阳捕获、地球捕获及正常模式进行了仿真测试,仿真结果表明通用电模拟器满足设计要求,对其他卫星的地面电联试有很好的参考价值。     

太阳方阵模拟器电源测试方法研究

分析了太阳方阵模拟器电源的原理,解读了检定规程与其特色性能的区别和联系,给出了推荐测试项目和测试方法。 太阳方阵模拟器电源是航天器地面测试供配电分系统的核心设备,其技术性能的高低将直接影响航天器测试的质量,进而影响航天器的可靠性。     

太阳同步(准)回归轨道卫星的轨道保持方法研究

文中使用解析方法对太阳同步 (准 )回归轨道卫星动力学特性进行了研究 ,分析了非球摄动、大气阻力摄动和太阳引力谐振等主要摄动因素对太阳同步 (准 )回归轨道卫星的影响 ,并以此为依据对太阳同步 (准 )回归轨道卫星的轨道保持方法进行了探讨。定量分析结果表明 ,该方法切实可行 ,可以为轨道设计和轨道控制研究工作提供参考。     

基于太阳模拟器法的钙钛矿太阳电池测量方法研究

阐述了基于太阳模拟器法的钙钛矿太阳电池测量方法,包括对太阳模拟器性能、光源辐照度、光谱失配、电池温度、有效面积、I-V扫描时间设定等影响因素的规范,解决了钙钛矿太阳电池测量样品面积小、电容效应高、热稳定性差以及缺少光谱响应匹配度较好的标准电池和有效温控手段缺失等测量问题;并对测量结果的不确定度进行了评定,为国产钙钛矿太阳电池的精确测量奠定基础。     

基于LED光源的运动式太阳模拟器控制系统

为了解决编码式太阳敏感器装星后现场的功能测试,研制了一种基于LED光源的运动式太阳模拟器,为该测试提供模拟的太阳光信号和太阳光矢量信号.基于太阳模拟器组成与工作原理,对光源辐亮度和矢量运动的控制系统进行研究.根据太阳光信号要求,通过光源选取与功率计算确定LED型号和个数,并采用压控恒流源驱动技术对光源辐亮度进行线性调节.根据太阳光矢量信号要求,通过负载扭矩与功率计算选取GUS-60型超声电机,采用16位绝对式编码器对运动角度进行测量,以数字信号处理器为主要器件对电机进行闭环反馈控制.测试结果表明,光源控制系统能够实现辐亮度在0～527.4W·m-2内线性可调,矢量运动装置在-15°～40°内的运动角度控制精度优于±0.01°,满足编码式太阳敏感器的测试要求.      

太阳模拟器两轴回转控制系统研究

太阳敏感器是卫星控制系统中的一个重要部件,装星之前需要通过地面试验验证其各项功能及技术指标.本文针对太阳敏感器的地面测试设备——太阳模拟器两轴回转控制系统展开研究.该系统采用伺服电机与绝对式光电编码器相结合的方案,包括偏航与俯仰两个回转控制机构,主要用于改变太阳模拟器光轴的方向.给出了回转控制系统的组成和工作原理,并对影响系统精度的因素进行了分析.实验表明,回转系统的角度控制精度优于0.03°,满足该地面测试设备设计时提出的0.04°精度指标.      

太阳模拟器光照不均匀性的研究

辐照不均匀性是太阳模拟器的一项主要技术指标.首先通过对国内外辐照不均匀性测量装置进行了充分的调研,决定采用“决门法”设计完成了辐照不均匀性的测量装置.接着通过试验证明了晴空无遮挡的太阳光可以作为该装置的标准光源并进行了该装置的标定.然后,利用该装置对自然光源进行了测试,结果与利用标准表测试一致.最后,利用该装置对脉冲式太阳模拟器的辐照不均匀性进行了现场测试.     

太阳敏感器光学信号动态激励系统设计

摘要： 基于微小型两轴转台及太阳模拟器,设计了一种太阳敏感器光学信号动态激励系统,适用于卫星控制分系统闭路验证过程.通过对光源、光路、积分器、准直镜的合理选型、设计,使得模拟光的辐照度、准直度、辐照不均匀度、辐照不稳定度达到了控制分系统闭路验证的性能要求.通过结构设计、滑环设计、伺服控制设计,实现了0.02°的转台角度控制精度,以及360°全范围的角度空间可达.综合试验结果表明,该激励系统能够实现卫星在全天球范围内运行过程中对太阳敏感器的有效信号激励,能够应用于控制分系统的闭路验证系统.     

内外参数精确建模的太阳敏感器标定

对数字式太阳敏感器标定,现有的多项式拟合和只有内部参数的简单建模方法标定精度低,为提高标定精度,提出一种基于内外参数精确建模的标定方法.通过分析太阳敏感器标定系统的内外参数,建立太阳敏感器标定模型,基于太阳模拟器和两轴转台获取标定点数据,采用最小二乘法分两步优化得到各模型参数.该方法不需要太阳光线与太阳敏感器成像面的初始对准,操作方便,同时通过精确分离太阳敏感器内外参数,避免了标定系统外部参数误差对太阳敏感器内部参数标定的影响,且通过两步优化,进一步提高了太阳敏感器的标定精度.实验结果表明:该方法的标定精度达0.005°(±60°视场),比常用的标定方法的标定精度(0.02°)提高约4倍.      

高温熔盐相变蓄热系统的数值模拟

对空间站吸热器高温熔盐相变蓄热地面模拟系统进行了数值分析,得到了太阳模拟器功率、循环工质气体出口温度、相变材料容器壁温等参数的瞬态变化曲线,计算结果表明单元换热管的蓄/放热性能达到了设计要求.     

欧洲最大的热真空试验设备

苏联化工机械研究所最近建成了一台欧洲最大的热真空设备。其容器直径为17.5m,高22m,总容积为8300m3,顶部大门直径14.8m,工作区呈圆柱形,其直径为6m,高22m。它的真空度为1.33×10~(-3)Pa,热沉温度≤100K,热沉壁的太阳吸收系数As=0.95±0.02,其辐射系数ε=0.9±0.03。此设备配有太阳模拟器、红外模拟器、支撑旋转装置、保持热工况的液体系统、供气系统、高灵敏检漏系统、肉眼及电视观察     

一种强光灯

在阿波罗计划期间,美国航宇局根据宇宙飞船及其乘员的需要对模拟日光效果的强光灯进行了研究。约翰逊空间中心研制的氙弧光灯曾用作该中心环境试验室里的太阳模拟器。这种氙光束的光谱接近于日光,是迄今为止较为理想的替代日光光源。     

基于气浮的卫星挠性旋转帆板物理仿真系统设计

挠性附件运动时产生的弹性振动是影响空间飞行器指向精度和控制性能的主要原因.因此,在地面对控制系统抑制振动的性能进行验证具有重要意义.由于太阳帆板低频且长度较大,在地面构建大范围运动的空间微重力环境,耗资及难度极大.本文提出一种基于等效主轴惯量与挠性频率的卫星挠性旋转帆板挠性模拟器,基于气浮法设计了低摩擦与微重力环境的物理仿真系统,并建立了模拟器的动力学模型,等效模拟了卫星挠性旋转帆板的振动特性,降低了卫星挠性旋转帆板地面微重力运动环境模拟的难度,实现了对其控制算法抑制振动性能的有效及高经济性测试.仿真结果表明,模拟器可以通过简单操作实现参数的平滑改变以模拟不同参数及结构的卫星挠性旋转帆板,且具有与真实太阳帆板一致的振动特性,满足测试要求.      

日本新一代大型航天器环境试验设备

为了空间事业发展的需要,从1970年起,日本宇宙开发事业团在筑波宇宙中心建起了一整套卫星环境试验设备,其中有: 直径8米、高25米的空间环境模拟器,它装有光束直径为4米的离轴式太阳模拟器; 推力达140千牛顿的电磁振动台系统; 体积为910立方米的声学混响室; 直径15米的磁试验设备。这些设备已经完全能够满足1990年以前日本中小型卫星研制计划(对地静止卫星重550公斤量级)的需要。     

太阳射电精细结构事件的频率特性

本文分析了太阳射电短厘米、毫米波段准周期脉动现象(精细结构)的频率特性,得知该现象是由非热电子准周期注入的回旋同步辐射所致.      

深空星间链路信道建模及硬件模拟器研制

针对深空通信信道距离长、信噪比低、链路损耗巨大等特点,提出了太阳闪烁与多径效应影响下的深空星间链路信道理论模型。在此基础上,构建了一个基于硬件现场可编程门阵列和控制计算机的深空星间链路信道模拟器,有效模拟了深空星间通信的多径衰落、传播路径损耗和信道延迟,规避了投入高、风险高、耗时长的实地通信实验。实测结果表明,该深空星间链路模拟器输出的载噪比及误比特率波形与理论结果吻合,可用于实验室条件下对深空星间链路的实时模拟复现。     

用于空间遥感的一种毫米波双通道准光系统

准光系统广泛应用于星载遥感系统中。北京邮电大学电磁场国际开放实验室以伦敦大学玛丽皇后学院发明的衍射高斯波束分析(Diffracted Gaussian Beam Analysis,DGBA)算法为基础,设计了可用于空间遥感的一种毫米波双通道准光网络系统,设计指标要求准光系统两路出射波束发散角均为10°(8.68dB波束宽为20°),旁瓣低于-25dB。该准光网络系统已在北京航空航天大学加工并实验测量。算法仿真和实验测量结果都验证了该设计的有效性。     

多种互瞄条件下立方镜准直传递方法研究

根据立方镜相对姿态测量时不同的互瞄通视条件,介绍了有互瞄传递条件下和无互瞄传递条件下经纬仪对立方镜的准直传递方法。通过对多种传递路线的分析,研究了各种条件下建立统一角度传递基准的方法,推导了自准直角度的传递公式,实现了在多种互瞄条件下立方镜相对姿态测量。