微重力科学与应用研究（下）

微重力科学与应用研究（下）＊刘春辉（北京９２００信箱７２分箱·１０００７６）３航天器发动机再启动相关的微重力研究３．１问题的提出航天器在轨道惯性飞行过程是处于微重力环境条件下的飞行,依据工作需要航天器发动机（远地点发动机、姿控发动机、再入发动机等）要...     

NASA微重力科学与应用计划

苏联的解体,东西方紧张关系的缓和促使美国航宁局(NASA)重新审夹和重新确定航天计划的重点。其主要依据是看它是否有科学价值和有利于保持NASA在国内、国际上的领先地位。特别是1992年,美国将进行美国微重力实验室(USML)、美国微重力有效载荷(USMP)和国际微重力实验室(IML)三次飞行,公众对微重力研究的关注会达到一个新水平,因而必须对该计划的价值有明确的评价。它必须与民用空间计划的广阔前景相一致。美国咨询委员会关于美国未来空间计划的报告(通常称为     

微重力下超导材料的试验研究

利用我国返回式卫星进行超导材料的空间加工实验,自1987年我们首次在世界上完成到现在已进行了五次,先后进行了 YBCO;BPSCCO;YICO Ag_2O;YBCO 薄膜等材料的空间热处理实验和重熔再结晶实验。文章总结报道了前四次搭载实验情况,(’93年搭载实验因卫星故障未能完成回收)。YBCO 和 BPSCCO 超导材料在空间微重力条件下加工试验表明:空间处理样品在超导电性上变化不大,零电阻温度和超导起始转变温度基本相同;但空间处理条件对样品的微观形貌,晶体内部结构,组份和相结构有较大影响,具体说空间微重力条件下处理的超导材料样品组份较地面样品分布均匀;晶粒生长较大且呈有序性;XRD 谱图分析表明空间样品具有较纯的超导相;空间真空环境对超导材料加工处理的主要影响表现为 YBCO 材料的失氧效应,所有这些特点对研究超导形成的机制和改善超导材料的地面处理工艺具有很大意义。     

基于石英挠性加速度计微重力测量仪在空间站的应用

空间站微重力环境为基础实验研究和新技术开发提供良好的试验平台.对空间站中微重力水平准确测量及分析和评估,测量有效性作为科学依据显得尤为重要.文章主要从微重力测量原理及结构组成、软硬件设计、在轨数据验证得出结论:采用模拟与数字滤波相结合提高了精度,实现100MbPS通信速率实时在线传输能力,将原有传输速度由0.3Mb/s...     

微重力环境模拟作业训练机器人碰撞力反馈控制

针对航天员在地球表面进行微重力环境中操作训练时微重力环境模拟作业训练机器人存在的碰撞力反馈控制问题,建立碰撞力反馈模型、提出单个柔索驱动单元控制策略和机器人系统碰撞力反馈控制策略.利用Matlab/Simulink软件对碰撞力反馈模型和控制策略进行仿真验证,该模型和控制策略可以实现机器人碰撞力反馈,且具有计算量小、实时...     

在低微重力下卫星液体晃动力学应用研究

研究充液航天器任意旋转对称偏置贮箱在低微重力情况下的小幅液体问题，通过引入惯性张力强度因子，采用混合加剩余法，建立低重，微重以及失重情况统一求解有的限元数值模型，并编制具有工程实用性和通用性的计算机分析软件，针对几种贮相的液体晃动问题进行了计算机，应用表明该软件可为复杂航天器的液体晃动设计提供有效的工具。     

微重力细胞生理学研究现状及其应用前景

本文在概述了地球重力对生物体的作用和地球上生物对微重力的适应性反应方面的研究情况以后,重点介绍了微重力细胞生理学在空间生物加工方面的研究现状及其应用前景。     

微重力条件下摩擦副摩擦学特性数值模拟研究

与一般机械设备中的摩擦副不同,航天器摩擦副往往处于微重力下的独特工作环境.现对航天器摩擦副进行微重力条件下的摩擦学理论分析,建立了一个二维模型并求解了雷诺方程,以研究微重力状态对摩擦副摩擦学特性的影响.研究结果显示,由于微重力的影响,摩擦副的油膜压力分布有较大幅度的变化,并严重影响了油膜承载能力.     

多维动力学环境模拟试验技术研究

文章介绍了多维动力学环境模拟试验技术的发展背景,指出航天器多维振动环境模拟方法的实用性和有效性。文章主要介绍了分体式和整体式多维振动试验平台系统,并对多维正弦扫描振动试验、多维随机振动试验、多维瞬态振动试验的控制方法作了详细的阐述。     

集成火星进入弹道的开伞过程动力学特性研究

针对火星探测任务设计阶段的需求,提出集成再入弹道、开伞过程仿真一体化设计方法。首先,利用质点动力学模型,计算质点弹道,进行探测器进入过程的飞行轨迹仿真,获得开伞初始状态。其次,基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法,建立开伞过程的流固耦合（FSI）动力学模型,进行典型工况开伞过程数值模拟,分析开伞动压和马赫数对降落伞充气过程的影响。数值模拟开伞过程伞衣几何外形变化和降落伞的流固耦合动力学行为,得到开伞过载变化曲线、伞衣阻力面积变化等典型特征参数。计算结果表明,降落伞开伞动力学的数值仿真方法为火星再入、减速和着陆（EDL）过程的概念设计提供了一定的参考依据。     

翼身组合弹箭马格努斯效应数值模拟研究

为研究翼身组合弹箭马格努斯特性及产生机理,采用完全时间相关的非定常N-S方程,对带翼弹箭在高速旋转状态下的绕流场进行数值模拟,得到马格努斯力和力矩系数随攻角变化的规律,所得结果与阿诺德工程发展中心（AEDC）试验及陆军研究实验室（ARL）计算结果吻合很好。分析表明压力差是产生马格努斯力的主因,切应力产生的马格努斯力只占压力产生马格努斯力的1%;弹身马格努斯力除α40°外皆为负,舵马格努斯力始终为正;α5°~30°每个舵的马格努斯力不是正弦变化规律,但合力呈现正弦变化规律。     

楔面转折角对高超声速进气道不起动/再起动特性的影响(英文)

不起动/再起动是高超声速进气道重要的流动现象,其影响进气道的工作范围和再起动能力.针对这一问题,对一系列不同楔面转折角的混压式进气道进行了二维流场数值模拟,从流体运动稳定性的角度分析了高超声速再起动过程的流动特征,给出了以流量系数表征的不起动/再起动特性.分析了楔面转折角变化对高超声速进气道不起动/再起动特性的影响,得到了来流起动马赫数、再起动马赫数和滞环宽度随楔面转折角的变化规律.     

航天器运输过程中诱发的动力学环境分析

文章综合评述了航天器在公路、铁路、船舶以及航空运输过程中所诱发的动力学环境的原因和特点。对某型号在公路运输和航空运输过程中振动数据的统计分析结果表明:在公路运输过程中,路面不平和车辆的突然加速是诱发振动、冲击的主要来源;在航空运输过程中,飞机起飞、降落以及飞行中的气流扰动而引起的颤振是动力学环境的主要诱因。     

复杂热环境下平流层飞艇高空驻留热动力学特性

热问题是平流层飞艇高空驻留期间面临的重点问题之一。分析了太阳辐射、地球反照和红外辐射等热环境因素的时变特征,提出了多节点平流层飞艇热动力学分析模型。该模型可较好地实现平流层飞艇昼夜热动力学特性仿真研究。计算结果表明,季节、纬度和大气对流等因素对平流层飞艇的热动力学特性有着重要影响。     

载人航天器舱内流场与温度场松耦合计算方法研究

快速有效的舱内热环境预测分析方法及工具在载人航天器的设计中具有重要的研究地位,而预测方法的合理性、准确性及其计算速度是此类问题研究中的重点和难点。文章围绕计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值计算方法阐述了载人航天器中导热与对流换热的耦合求解问题,分析了不同的求解原理和特点。为了缓解计算速度的问题,基于航天器舱内热环境CFD数值预测方法提出了一种全新的"流场/温度场松耦合"计算方法。对比分析了此方法中温度场在不同时间步长下的计算结果,对计算步长的选取给出了合理的判定准则,同时还分析了不同时刻下设备表面对流换热系数和温度场的计算结果,结果表明文章提出的"流场/温度场松耦合"计算方法在大幅提高计算速度的同时还能在一定范围内保证计算精度,具有一定的工程应用前景和价值。     

球烯在RDX—CMDB推进剂中作用初探

将球烯引入ＲＤＸ－ＣＭＤＢ推进剂中，通过燃速测试和热分析试验发现，在保持压强指数不变的前提下，含球烯推进剂可使燃烧提高约４ｍｍ／ｓ。同时指出球烯很可能是固体推进剂良好的催化载体；它对于改善固体推进剂的其它多种性能可能都具有潜在的优越性。     

求解C_nH_mO_lN_k-空气系统化学平衡成分的双变量迭代法

燃烧过程和高温气体热力过程的计算需要求解燃气的化学平衡成分。本文提出了一种求解C_(n)H_(m)O_(l)N_(h)-空气系统化学平衡成分的双变量迭代法。与普通的简单迭代法相比,双变量迭代法的收敛性十分可靠;与赫夫法和怀特法相比,双变量迭代法的计算机程序十分简单、计算量极小(所需机时仅为前两者的10％～30％),而收敛性还有所改善。此外,对于贫油混气,文中还提出了双变量同时迭代的计算方案,使计算过程的收敛速度进一步提高。