航天器分子污染返回流计算方法

随着航天器对长寿命、高性能、高可靠要求的不断提高,污染逐渐成为影响任务成功的重要因素之一,数值模拟是评估分子污染的主要手段之一。文章对返回流计算方法进行了总结,详细介绍不同方法的理论基础、计算细节,对每种方法的优缺点、适用性等进行了比较分析。     

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.     

航天器表面环境散射返回流污染数值模拟和影响因素分析

针对航天器表面出气分子形成的环境散射返回流污染问题,利用试验粒子Monte Carlo方法对圆球和圆柱体简化航天器表面环境散射返回流进行数值模拟。其中,圆球出气表面的计算结果与已有的DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)方法计算结果一致,验证了该方法的正确性。此外,对不同长径比的圆柱表面环境散射进行了计算和分析,结果表明:来流方向垂直于圆柱对称轴时,返回分子主要分布在圆柱体侧面的迎风部位;返回通量比随来流与出气分子质量之比的增加逐渐减小,随来流与出气表面温度之比、来流分子速度比和数密度的增加而增大;不同长径比条件下返回通量比相对于上述4个参数的变化具有相似性和递变性,短粗体的返回通量比最小,长细体的最大,正常圆柱体的则居中;返回通量比相对来流攻角的变化在不同长径比条件下不再具有相似性,而是取决于有效迎风面积。     

航天器分子污染计算方法综述

随着对航天器长寿命、高可靠、高性能要求的不断提高,污染逐渐成为影响任务成功的重要因素之一。数值模拟是评估分子污染的主要手段之一。文章对航天器分子污染计算方法进行了总结,详细介绍了污染源、污染沉积及效应、污染传输的模型以及计算方法。     

分子吸附器在航天器污染控制中的应用研究

文章对分子吸附器这种新型的在轨清除航天器分子污染物的方法进行机理分析,研究分子吸附剂和基底材料的选择方法,探讨分子吸附器的吸收力和有效黏附系数的测定方案等,并简要介绍国内的研究现状,分析国内外的差距,提出发展建议。     

陶瓷基分子吸附器的航天器污染控制性能试验研究

为验证陶瓷基分子吸附器利用多孔材料的吸附性能降低航天器一定区域内污染水平的能力,试验研究真空环境中13X分子筛材料的分子污染物吸/脱附特性,以及以13X分子筛为吸附剂的陶瓷基分子吸附器对航天器用电缆放气产物的吸附性能。试验结果表明：13X分子筛可以有效捕获污染物分子,陶瓷基分子吸附器的吸附能力在3.1×10^-2～3.4×10^-2 g/cm²之间。陶瓷基分子吸附器可以应用于航天器热真空试验和在轨运行时的污染控制,有利于延长航天器寿命、提高航天器可靠性。     

卫星真空热试验有机分子污染计算软件开发

文章介绍了卫星真空热试验有机分子污染计算软件的物理模型、数学模型及相关的一些重要公式,并对其主体框架、计算流程和特征设计进行了说明.该软件可以进行卫星真空热试验容器内任意位置有机分子污染量的快速计算,对试验过程起到很好的监督作用.     

浅谈航天器污染工程

文章描述了在计划、设计、执行、检验和修正的全过程中,对航天器及其所载科学仪器进行的全面污染控制,并介绍了当前该领域中最新的方法和实践。     

航天器返回可达区域国土占比快速计算方法

文章针对航天器再入返回地面过程中可达区进入国土区域部分的面积与整个可达区面积比值的实时快速计算问题,在传统平面图形算法的基础上,给出了考虑球面形状和再入可达区凹凸特性的三种计算方法：球面网格分割算法、球面纬线扫描统计算法、球面三角划分算法,对这三种算法的原理及实现过程进行了阐述,比较了三种算法的优缺点。实验结果表明,文章采用的三种算法均是可行的,三种算法原理区别明显,都有一定的优缺点,球面网格分割算法、球面纬线扫描统计算法精度低于球面三角划分算法,但较球面三角划分算法更易理解和实现,球面纬线扫描算法可达到与网格分割算法相同的精度,而耗时与之相较大大降低。研究结果对再入可达区或落点散布区的相关计算有一定参考意义。     

分子污染光学效应试验研究

卫星有机材料放气产生的分子污染是卫星在轨污染的重要来源。分子污染会造成敏感表面光学性能退化甚至失效,因此必须进行评估分析。文章对在卫星真空热试验中,采用光学试片进行污染光学效应测试的数据进行了分析,并且与国内外试验数据进行了比对,发现光学试片测得的透过率损失数据较为保守,分析原因是光学试片污染沉积为液滴状,导致散射损失较大。     

月球取样返回器回收半实物仿真系统研究

月球取样返回器回收半实物仿真系统是通过模拟返回器取压孔附近压力环境,将回收程控装置硬件实物接入仿真系统并构成实时仿真回路的半实物仿真平台。文章介绍了月球取样返回器回收半实物仿真系统的研制意义,对系统总体结构和设计方案、网络环境、运行流程和新的设计特点进行概括,在面向对象的基础上建立了分阶段的月球取样返回器降落伞回收系统整个工作过程的动力学模型,利用空投试验测量数据对模型的仿真精度进行验证分析,并对半实物仿真系统的实时性和压力模拟精度进行了分析。结果表明,半实物仿真系统的各项技术参数均达到设计指标,可为中国探月工程三期中月球取样返回器回收分系统的可靠性评估提供重要的技术支持。     

航天器跳跃式返回的再入动力学特性仿真

深空高速再入返回是航天返回技术面临的新问题。研究采用跳跃式返回方式解决高速再入产生的高过载、高热流峰值问题。建立了完整的航天器再入大气层飞行动力学模型;依据航天器跳跃式返回飞行剖面和返回飞行的运动特性,将再入大气过程划分为初始再入段、初次再入下降段、初次再入上升段、大气层外飞行段和二次再入段,详细研究了各飞行段航天器的动力学特性,简要分析了各阶段的制导任务。通过分析仿真结果,初步摸清了航天器深空飞行跳跃式再入动力学特性。     

红外灯阵热流分布仿真优化研究

利用蒙特卡洛法计算了红外单灯热流分布,并据此建立了数据库,综合考虑红外灯直射热流、挡板反射率以及间隙漏光量等影响因素,得到红外灯阵热流分布.将红外灯空间坐标作为待优化参数,利用遗传算法对灯阵热流分布进行优化计算.文章对某型卫星真空热试验用红外灯阵进行了优化计算,根据优化结果对实际灯阵进行安装并测试热流均匀性,得到的实际...     

推力器羽流对太阳电池翼污染效应的分析及控制方法

在分析羽流污染预示和太阳翼输出功率衰减预示方法基础上,识别出了影响羽流对太阳翼污染效应的关键因素,提出了较为系统的羽流对太阳翼污染效应的分析和控制方案。经仿真验证,该方法可有效实现量化分析和控制推力器羽流对太阳翼的污染效应,可以为我国卫星、深空探测和载人航天领域航天器工程研制提供参考。     

卫星热真空试验微波开关分子污染防护研究

某型号系列卫星在整星热真空试验中,微波开关因分子污染出现了输出功率下降的异常现象。文章对污染物成分与真空状态运动机理进行了分析,提出了阻断污染物分子传输途径的主动防护措施和阻止污染分子冷凝的被动防护措施,并通过某卫星热真空试验进行了验证。试验结果表明,防护措施有效地减少了进入开关内部的污染量,确保了开关在整个热试验过程...     

沸石分子筛对航天器分子污染物的吸附性能研究

针对空间环境中有机污染物沉积在航天器敏感部件上造成相关功能失效问题,提出一种利用沸石分子筛多孔结构在轨清除有机污染物的新方法。研究了真空环境中,Naβ、NaY、13X三种分子筛对某型号电缆真空放气产物的吸附能力,结果表明13X的吸附能力优于其它两种分子筛,饱和吸收率为14.03%。将其作为分子吸附器的吸附材料应用到航天器易污染的部位,将会有效控制航天器在轨运行的污染水平,提高可靠性。     

舱外航天服热平衡试验的外热流模拟方法

适合出舱行走的舱外航天服外形复杂,而且其空间外热流极其复杂,这样如果按照传统的热平衡试验的外热流施加方法,以热流计目标值来调节红外笼各个加热分区的功率将会带来很大的复杂性。为此,本文章提出了采用试验与计算相结合的方式来进行外热流模拟,即通过建立舱外服热试验模型,进行试验外热流分析计算来确定各个红外笼加热分区的供电功率,并根据计算结果对外热流施加情况进行统计和分析。此种外热流模拟方法在节省大量试验时间及成本的基础上,可以准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值,提高了外热流模拟的准确性。
     

固体运载火箭底部对流热环境数值模拟

采用数值仿真方法,开展了固体运载火箭底部对流热环境计算研究。采用线性化热力学参数的单一介质简化处理方法,模拟了发动机喷流与高速主流的流场,得到了热流与温度参数,并与飞行试验结果进行了对比分析。结果表明固体运载火箭底部存在较为严酷的对流热环境,本文的数值计算结果与真实飞行试验结果吻合较好,该方法可为固体运载火箭的热环境与防热设计提供参考。     

深空探测采样返回起旋分离动力学仿真分析研究

针对深空探测采样返回高精度起旋分离,实现返回器再入大气姿态稳定的需求.在自主研发的被动式起旋分离机构的基础上,以多刚体系统动力学理论为基础,建立返回器起旋分离ADAMS动力学仿真分析模型,开展起旋分离过程综合敏度分析、敏感参数偏差耦合分析以及覆盖性分析研究,以此评估多参数偏差对返回器初始分离姿态的影响.分析结果表明:动...     

海洋卫星水色仪羽流污染DSMC模拟研究

在当前和今后很长一段时间内,我国卫星姿轨控系统都将液体小发动机作为主要推进系统。对于长寿命、高可靠卫星,羽流污染评估具有重要意义,而数值模拟则是有效方法。采用DSMC方法模拟了海洋卫星单组元轨控发动机羽流对水色仪表面可能造成的污染,通过这个算例验证了DSMC方法在羽流污染模拟中的重要作用。假设羽流组分为NH3、N2、H2,水色仪表面温度为100K,计算结果显示在水色仪所在位置发动机羽流造成污染影响最小,可以忽略不计。这表明推进系统选择合理,卫星结构设计合理。