V 频段卫星通信天线捕获跟踪系统研究

随着卫星通信向大容量、网络化发展,Q/ V 频段逐渐应用于卫星通信的星地馈电链路和星间链路。为了掌握Q/ V 频段卫星通信技术,课题开展了频率较高的V 频段卫星通信天线捕跟系统研究和关键单机研制。由于V 频段天线波束窄,天线指向精度要求高,课题选择了程控+自动跟踪的天线指向控制方法,天线捕获跟踪采用单通道单脉冲体制方案。针对V 频段1. 8m 天线,解决了反射面赋性设计、精加工和形面精度测试,馈源小型化、精加工和装配,以及天线增益测试等难题。解决了V 频段单通道调制器芯片电路稳定工作和参数优化方法,实现了低噪声、高增益和高的和差通道隔离特性。在单机研制基础上,搭建了V 频段天线捕跟系统,通过外场捕获跟踪试验,获取了V 频段卫星通信天线捕跟系统关键参数:天线增益大于56dBi,低噪放噪声系数小于4. 2dB,自跟精度优于0. 05°。通过课题研究,验证了天线捕跟系统优良的跟踪性能,突破了V 频段关键单机设备研制技术,为后续型号应用积累了工程经验。     

单纤维表面尘粒捕集随机模拟程序实现

纤维过滤介质表面尘粒沉积形成树枝状堆积结构,即"粉尘树状结构",对纤维过滤性能具有重要影响.基于Wang提出的随机模拟方法和表征单纤维周围绕流特征的Kuwabara流场,建立单纤维过滤介质表面尘粒捕集随机模拟模型,采用可视化编程语言Visual Basic 6.0开发该模型的应用软件.软件设为主窗口和参数输入窗口,用户通过参数输入窗口可输入过滤风速、纤维直径、容密度、粒子密度、粒径大小及粒径分布等过滤参数.模拟数据以ASCII形式存于临时文件中,便于origin直接调入分析.应用该软件成功实现了纤维表面尘粒捕集过程的模拟,并得到了一些有益的结果.     

航天飞机外贮箱的防冰措施

美航宇局担心:当航天飞机竖在发射台上或在爬高期间,主发动机低温推进剂外贮箱的表面上可能结冰并随后脱落,从而会损伤轨道器上的脆弱的热防护瓦。为防止外贮箱表面结冰,航宇局正在做两项工作:一是检验外贮箱突出部的隔热系统:一是设计一种液氧捕集和排除系统,这部分液氧是在发射准备期间从贮箱内排出的。外贮箱的绝大部分表面都已充分隔热,但在突出部以及同轨道器和两台固体火箭助推器的连接点上,隔热还有问题。目前已选出一种合适的隔热材料,并正在进行风洞试验,以检查该项隔热设计在气动力学方面是否满足要求。液氧通过位于贮箱顶部旁边的排气孔排气。在航天飞机三台主发动机并联点火试验期间,发现排气孔结冰。正在研究两种捕集排气系统:一种是装在贮箱顶部下方的“环形”装置:一种是能从四面八方捕集气体的所谓“耳套”装置。不论选择那种系统,在发射准备期间,都要利用发射塔架上的一根新摆动杆把该系统固定在一定位置上,并在射前约两分钟除去。     

关于检漏试验中漏率测量的几个问题的探讨

文章主要介绍在环境模拟试验中遇到的有关漏率测量的几个问题,通过检漏系统的方程分析了检漏灵敏度与真空系统的参数关系,漏孔与压力、温度、气体流态的关系,并阐明标定系统灵敏度时应注意的事项.     

均匀横向气流中单个直射式喷咀下游火焰稳定器表面集油率分析

本文利用文献[1][2]提出的“扇片喷雾模型”和“燃油捕获模型”,对V型槽火焰稳定器表面的集油率作了进一步的分析,它包括以下内容: (1)在广泛的参数范围内,对水平安放的火焰稳定器,分析其最大集油率随气流参数、喷嘴压降、喷嘴与稳定器轴向距离的变化; (2)比较了火焰稳定器垂直放置与水平放置时集油率特性的差别; (3)计算了火焰稳定器在垂直与水平之间不同安放角时的集油率; (4)计算了喷嘴部分逆喷时的集油率; (5)最后得到最大集油率的关系式。     

真空热试验返回流分子污染建模计算

真空热试验中的分子污染对航天器光学有效载荷性能、可靠性具有严重影响.文章对分子污染机制进行了分析,对边界条件及输入参数进行了合理简化.针对太阳电池板真空热试验和卫星整星真空热试验工况采用dsmc方法对残余气体分子造成的散射返回流进行了分析.结果发现,这种散射返回流不可忽视,返回流比率可迭0.004.返回流在放气表面具有一定分布,在表面中心处返回流最高.     

新型空间制冷技术-透平逆布雷顿循环制冷机

文章主要介绍了新型空间制冷技术-透平逆布雷顿循环制冷机中全动压力气体轴承性能研究与实验.通过对实验中得到的参数进行分析,得出了各个参数的影响规律及最佳值.     

影响PCL系统探测性能的因素分析

给出了可选作无源探测系统辐射源的信号参数,分析了目标的双基地等效反射面积、接收机噪声系数、干扰电平的组成及其相应的处理方法、PCL系统有效带宽和积累增益的关系,并对PCL系统的灵敏度和覆盖范围进行了研究.以此为基础,重新推导了双基地无源探测的距离方程.最后通过仿真分析了PCL系统可以获得的性能及其关键确定因素.     

气体参数对气囊缓冲特性的影响分析

缓冲气囊具有系统简单、质量轻、贮存体积小等优点,在航天器的返回回收与探测器的着陆缓冲中有较广泛的应用。美国的＂探路者＂、＂机遇号＂和＂勇气号＂火星探测器都采用了缓冲气囊系统作为其着陆缓冲装置。文章通过流体力学和热力学的理论推导,提出了可能会对气囊的着陆缓冲过程产生影响的气体参数,通过MSC Dytran软件仿真计算了不同气体参数下球形火星着陆缓冲气囊的缓冲过程,并分析了各参数对气囊缓冲特性的影响。研究结果可以为后续的气囊设计及试验提供帮助,并为中国下一步开展火星着陆探测任务提供一定的参考。     

真空羽流气相沉积污染初步研究

从固体表面对气体分子的作用着手分析气相羽流沉积污染的内在机理,阐述了固体表面对气体分子的物理吸附、化学吸附特性,给出吸附速率方程、脱附速率方程以及沉积速率方程,并通过区分贴壁吸附层、物理吸附层,重点研究了物理吸附层的脱附速率。选取有代表性的CO₂、NH₃、H₂O以及N₂H₄等气体,确定其物理吸附层脱附模型的参数,得到了与经验脱附率曲线较为一致的理论脱附率曲线。分析了单组元肼催化分解姿控发动机对太阳能帆板的气相沉积污染。     

First results of PRECISE—Development of a MEMS-based monopropellant micro chemical propulsion system

PRECISE focuses on the research and development of a MEMS-based monopropellant micro chemical propulsion system for highly accurate attitude control of satellites. The availability of such propulsion systems forms the basis for defining new mission concepts such as formation flying and rendezvous manoeuvres. These concepts require propulsion systems for precise attitude and orbit control manoeuvrability. Application-oriented aspects are addressed by two end-users who are planning a formation flying mission for which the propulsion system is crucial. Basic research is conducted aiming at improving crucial MEMS technologies required for the propulsion system. Research and development also focuses on the efficiency and reliability of critical system components. System analysis tools are enhanced to complement the development stages. Finally, the propulsion system will be tested in a simulated space vacuum environment. These experiments will deliver data for the validation of the numerical models.     

层次分析法在空间推进系统综合评价中的应用

在建立航天器推进系统综合评定体系的基础上，动用层次分析法对已经应用飞行的推进系统和有未来应用潜力的推进系统进行了评估。评估结果表明，从能量特性，使用性能、系统可靠性、经济性、系统特性五个准则上看，过氧化氢／煤油无毒推进系统是未来航天器在轨推进的最优选择。     

关于RBCC动力系统的思考

回顾了RBCC动力系统研发的历程和趋势,分析了RBCC动力系统的速度、高度等基本特性。建议RBCC动力系统研发应致力于火箭发动机与冲压发动机功能的拓展与完善,注重综合性能的提高;加强与飞行器一体化设计,考虑进气道、燃烧室、尾喷管及燃油供应系统的共用;依据具体飞行器方案开展关键技术攻关和基础技术研究;首先开展临近空间高速、机动飞行器动力系统研发,针对两级入轨动力系统之二级开展关键技术攻关。     

霍尔电推进技术的发展与应用

霍尔电推进具有推力密度大、推力功率比大、比冲高及系统可靠等优点,在20世纪60~70年代突破关键技术、完成空间试验后,在俄、美、欧等航天器上获得大量应用,执行位置保持、轨道转移、轨道调整和深空探测主推进等任务。目前,100 W级到5 k W级功率的霍尔推力器已经实现在轨应用,100 k W功率的霍尔推力器已在研制中。针对未来载人深空探测、GEO卫星、低轨和超低轨卫星及轨道机动飞行器等任务需求,霍尔电推进朝着更大功率包络,更强多模式调节能力,更高性能,更长寿命及推进剂多样化等方向发展。在分析霍尔电推进技术特点和适用任务后,对国内外霍尔电推进技术的发展现状、任务应用等进行了综述,最后对霍尔电推进的发展趋势进行了展望。     

非静止轨道通信卫星星座间同频干扰概率分析

随着全球非静止轨道（non-geostationary orbit,NGSO）通信星座系统的大规模部署及应用,使用相同频率的星座系统之间存在着相互干扰的风险。NGSO系统间同频干扰概率的有效评估方法及合理评价指标是评估干扰风险及设计规避策略的基础,通过分析星座构型与地面站可视空域内卫星出现概率分布特性的关系,利用地面站接收端干扰噪声比保护阈值,建立了概率评估参数指标,并以OneWeb系统、O3b系统以及SpaceX系统为例,分析了全球范围地面站不同NGSO系统间发生有害干扰的概率分布特性。当系统间卫星出现概率分布趋同,会使有害干扰概率增加;反之,不同NGSO系统卫星在可视空域出现概率分布的较大差异会有效降低有害干扰概率。     

Mission analysis and systems design of a near-term and far-term pole-sitter mission

This paper provides a detailed mission analysis and systems design of a near-term and far-term pole-sitter mission. The pole-sitter concept was previously introduced as a solution to the poor temporal resolution of polar observations from highly inclined, low Earth orbits and the poor high-latitude coverage from geostationary orbit. It considers a spacecraft that is continuously above either the north or south pole and, as such, can provide real-time, continuous and hemispherical coverage of the polar regions. Being on a non-Keplerian orbit, a continuous thrust is required to maintain the pole-sitter position. For this, two different propulsion strategies are proposed, which result in a near-term pole-sitter mission using solar electric propulsion (SEP) and a far-term pole-sitter mission where the SEP thruster is hybridized with a solar sail. For both propulsion strategies, minimum propellant pole-sitter orbits are designed. In order to maximize the spacecraft mass at the start of the operations phase of the mission, the transfer from Earth to the pole-sitter orbit is designed and optimized assuming either a Soyuz or an Ariane 5 launch. The maximized mass upon injection into the pole-sitter orbit is subsequently used in a detailed mass budget analysis that will allow for a trade-off between mission lifetime and payload mass capacity. Also, candidate payloads for a range of applications are investigated. Finally, transfers between north and south pole-sitter orbits are considered to overcome the limitations in observations due to the tilt of the Earth's rotational axis that causes the poles to be alternately situated in darkness. It will be shown that in some cases these transfers allow for propellant savings, enabling a further extension of the pole-sitter mission.     

金属/水反应冲压发动机进水管路的工作特性

基于水与金属燃料反应的水冲压发动机是一种新型的水下动力装置。进水管路是金属/水反应冲压发动机的一个重要部件。为了研究进水管路的工作特性,在理论分析和一维设计的基础上,设计出某一工作状态下的进水管路结构参数,并进行了数值模拟。结果表明,管路中出现汽蚀现象;随着出口压强的增大,总压损失减小,流量系数减小;随着来流速度的增大,总压损失增大,流量系数先增大后减小;随着工作深度的增加,总压损失增大,流量系数增大。     

NanoSail-D: A solar sail demonstration mission

In the early to mid-2000s, NASA made substantial progress in the development of solar sail propulsion systems. Solar sail propulsion uses the solar radiation pressure exerted by the momentum transfer of reflected photons to generate a net force on a spacecraft. To date, solar sail propulsion systems were designed for large robotic spacecraft. Recently, however, NASA has been investigating the application of solar sails for small satellite propulsion. The NanoSail-D is a subscale solar sail system designed for possible small spacecraft applications. The NanoSail-D mission flew on board the ill-fated Falcon Rocket launched August 2, 2008, and due to the failure of that rocket, never achieved orbit. The NanoSail-D flight spare is ready for flight and a suitable launch arrangement is being actively pursued. This paper will present an introduction solar sail propulsion systems and an overview of the NanoSail-D spacecraft.     

国外空间攻防武器动力系统技术发展概述

概述了空间攻防武器动力系统研究的重要意义、国外发展情况以及突破的姿／轨控发动机及阀门、贮箱、系统增压等关键技术,并对未来向轻小型化、快响应、高性能、预包装、低冰点、凝胶推进剂和无毒化等方向发展做了预测。     

卫星单元肼推进系统安全性设计与实现

从供配电保护、故障隔离和安全裕度设计等角度针对现有卫星单元肼推进系统在安全性设计上采用的措施进行了介绍和分析,并对其在现有卫星上的具体实现以及地面或在轨试验验证情况进行说明。通过分析总结,给出了卫星单元肼推进系统安全性设计的建议。