基于协同设计中心的航天器系统工程实践

剖析了航天器系统工程的原理及组成要素,分析了基于协同设计中心开展航天器协同研制的团队、环境、模型及流程等核心要素,通过研究航天器系统工程和协同设计中心诸要素,实践了基于航天器系统工程原理的协同设计中心的应用,分析了基于协同设计中心建立集成产品开发团队(IPT)、制定研制流程、统一数据源等方式开展航天器协同研制,并收到了良好的应用效果,同时,在应用中发现如基于IPT的协同设计认识淡薄、软硬件协同性差等问题,提出了加强设计人员通过IPT方式开展协同设计的认识、改进协同研制的软硬件环境、持续提升基于统一数据源的协同设计能力、合理应用和梳理优化流程等改进建议。     

运载火箭组装与测试远程协同信息平台技术

为适应未来高频度发射任务需求,在借鉴国内外远程协同及信息应用技术基础上,以中国运载火箭组装、测试及发射任务为背景,通过对功能需求和技术难点分析,设计了运载火箭组装与测试远程协同应用系统,对关键技术进行了分析和论述,为运载火箭远程测试、协同决策发射提供有效技术解决途径。     

低成本集群自主协同与控制问题研究

随着集群技术的发展,未来军事任务中精确打击将由单一作战向协同攻击的模式扩展,而集群打击中的低成本实现是一项重要的关键技术。对国外集群协同控制的低成本实现研究进行了调研,结合成熟货架产品开展了低成本集群的体系架构设计,针对集群协同与控制中延迟与精度两项性能参数进行了因子实验与统计,最后分析了未来作战中集群打击的应用模式。     

基于云计算的舰艇编队协同防空作战体系研究

为推进云计算在军事领域中的应用,对基于云计算的舰艇编队协同防空作战体系进行研究。介绍了云计算的定义和特点,设计了基于云计算技术的协同防空作战体系架构,实现了编队协同防空反导,最大限度地发挥了舰艇编队的整体防空作战能力。     

考虑探测构形的多飞行器协同探测与制导一体化设计

针对多飞行器协同拦截机动目标时几何构形会影响协同探测和制导效果的问题,基于最优控制理论提出一种考虑探测构形的协同探测与制导一体化设计方法。基于飞行器相对运动学、动力学方程和双视线协同探测原理,建立了协同拦截模型。在制导设计中引入视线分离角参量以调制协同探测几何构形、减小相对距离探测误差,从而在制导全程增强协同探测效果。将相对距离协同探测结果应用到剩余时间和制导律解算中,基于最优控制理论实现协同探测与制导环节一体化设计。仿真结果表明：在目标进行不同程度机动的情况下,与修正比例导引律相比,所提方法在协同探测和制导方面均具有明显优势。     

飞行器多学科设计优化的三种基本类型及协同设计方法

运用多学科设计优化方法,根据飞行器设计中遇到的实际情况,提出三类基本的飞行器多学科设计优化问题:耦合、信息单向传递、独立。一般的飞行器设计问题可以视为提出的这三种基本类型的组合。以设计实例对这三类问题的数学模型及解决方案进行了深入分析。介绍了协同优化方法的设计思想,并提出了应用协同优化方法解决上述三类问题中最复杂的耦合问题的具体计算结构。应用该计算结构,可以避免求解耦合方程组并实现各学科并行设计,提高了计算效率。     

固体火箭发动机虚拟样机集成设计环境

为支持固体火箭发动机基于虚拟样机的设计技术,提出了固体火箭发动机虚拟样机集成设计环境软件架构。介绍了支持固体火箭发动机虚拟样机的集成设计环境(SRM IDE),该环境集成了发动机设计常用软件和商用软件,以项目管理为中心,采用分布式体系结构,支持分布在异地的设计人员协同构建发动机虚拟原型和协同仿真,以及发动机设计过程中文档、数据、流程、产品结构及资源等的管理。     

液体火箭发动机协同设计开发环境研究

论述了我所液体火箭发动机在协同设计环境研究与应用过程中所开展的一些工作和取得的一些成绩,并分析了在实际应用过程中,液体火箭发动机协同设计环境研究存在的关键技术及问题,介绍了我所在开展液体火箭协同设计环境研究与应用过程中的一些经验与体会.     

基于在轨组装维护的多载荷协同观测卫星平台构型设计

针对高轨遥感卫星多载荷协同观测和一致测量应用需求,在前期总体技术方案研究的基础上,通过开展现有在轨组装航天器和高轨卫星公用平台的构型调研,提出了一种适用于多载荷协同观测需求的平台构型设计方案。平台利用CZ-5运载火箭发射并在轨展开,采用“网格式中心承力筒+板+桁架”式的总体构型,开展了主传力路径、贮箱承载结构、网格式中心承力筒等的细化设计工作,并进行了结构产品的初步设计,建立了平台结构整星的有限元模型。仿真分析表明:平台结构整星的各向一阶频率均能满足运载火箭的频率要求。基于标准化、通用化的平台接口设计,使其具备可扩展及可维修的能力,大大提升了平台鲁棒性。基于全网格筒的主承力设计,增强平台结构承载能力,并改善平台内部热环境。该设计方案可为基于在轨组装维护的高轨遥感大平台结构的设计提供有价值的参考。     

协同优化在卫星多学科设计优化中的初步应用

探讨以遗传算法为优化上具的协同优化方法在卫星总体优化设计中的应用以及各学科间耦合关系。首先对基本协同优化方法的流程及特点进行了探讨，然后以对地观测卫星总休优化设计为对象，研究如何利用协同优化方法建立此问题的优化模型。研究结果表明，融合了遗传算法的协同优化方法能够有效地解决对地观测卫星总休优化设计，学科间耦合设计变量以及耦合状态变量的一致性误差均接近0．01％。     

载人航天器AIT中心微生物分布特征分析

为更好地控制载人航天器中的微生物水平,指导未来航天器研制中微生物控制设计,文章采用撞击法对3个载人航天器AIT中心的空气菌落数量和菌种分布特征进行了分析。厂房菌落数比较结果显示:北京AIT中心的细菌水平显著高于其他地区AIT （P<0.05）,天津AIT中心的真菌水平显著高于其他地区AIT （P<0.05）,酒泉AIT中心的总菌数在3个地区中最少（P<0.05）。厂房菌种类别比较结果显示:北京AIT中心的优势细菌为微球菌属、葡萄球菌属等,优势真菌为白假丝酵母菌;天津AIT中心的优势细菌为芽胞杆菌属,优势真菌为曲霉属和青霉属等;酒泉AIT中心的优势细菌为芽胞杆菌属、葡萄球菌属等,优势真菌为曲霉属和球毛壳霉等。本研究表明:各AIT中心的空气微生物分布具有明显的地区差异,这不仅与不同AIT中心所在地的气候特征和厂房设计有关,还受到人员管理因素的影响。文章最后为我国空间站AIT中心的微生物控制设计提出了一些建议。     

真空热试验测控软件系统架构设计

随着航天器真空热试验的不断增多,对真空热试验热流模拟、温度测量与控制系统的热流模拟精度、速度、模式、测控通道数、系统功能等要求也越来越高。为进一步增强整个测控试验流程的可靠性、安全性、易用性、可扩展性,缩短试验准备时间,文章基于现有硬件系统与测控系统任务要求,提出了一套测控软件系统架构设计,即采用自顶向下逐步细化的分层设计将整个系统软件分层,再根据功能进行模块划分,保证了上层软件的设备无关性与各模块间的独立性,能够作为代码并行开发的基础,为代码开发人员提供指导和限制。     

一种基于固态功率控制器的过流保护方法研究

在当前过流保护设计调研的基础上,介绍了一种自恢复保护功能器件(固态功率控制器)与熔断器配合的过流保护系统设计,并给出了两者之间的过流保护时序,根据时序要求提出了固态功率控制器与熔断器两者的过流保护参数整定方法。建立了固态功率控制器及熔断器的模型,在模型的基础上进行了仿真分析,并完成了试验验证,通过仿真分析、试验验证证明了此设计的正确性,可为后续各航天器型号过流保护设计提供参考。     

异步并行的分布式协同进化MDO算法研究

为满足分布式计算机网络环境下多学科并行设计优化协调的要求，研究了分布工协同进化MDO算法的网络异步并行实现，给出了异步并行的分布式同进化MDO算法。对导弹设计的计算实例，与单机上顺序执行的分布式协同进行MDO算法相比，异步并行的分布式协同进化MDO算法可有效缩短运行时间，而二者的收敛性能相当。算法基于CORBA/C 实现，灵活性、容错性好，便于在飞行器一体化设计环境中应用。     

International space station: : Ready to fly

The International Space Station (ISS) is no longer a paper program, focused on design, development and planning. It is an operational program, with hardware soon to be launched and ground systems in place. Additional modules, components and elements are now under construction in almost all of the 16 ISS International Partner and Participant countries, with metal being bent, software being written, and testing ongoing. Crew members for the first four crews are in training in the U.S. and Russia, with the first crew launching in mid 1999. Mission control centers are fully functioning in Houston and Moscow, with operations centers in St. Hubert, Darmstadt, Tsukuba, Turino, and Huntsville going on line as they are required.

The International Space Station, as the largest international civil program in history, features unprecedented technical, managerial, and international complexity. Seven international partners and participants encompassing 15 countries are involved in the ISS. Each partner is contributing and will be operating separate pieces of hardware, to be integrated on-orbit into a single orbital station. Mission control centers, launch vehicles, astronauts/cosmonauts, and support services will be provided by partners across the globe, but must function in a coordinated, integrated fashion. This paper will review the accomplishments of the ISS Program and each of the Partners and Participants over the past year, focusing on completed milestones and hardware. It will also give a status report on the development of the remainder of the ISS modules and components by each Partner and Participant, and discuss upcoming challenges.     

美国小行星俘获任务及其启示

小行星俘获(ACR)任务是美国Keck空间研究中心发起的一项深空探测任务。该任务计划选定一颗近地小行星,通过口袋式抓捕系统对其实施抓捕,并于2025年左右将其带回近月空间。文章介绍了ACR任务的内容和系统设计,具体包括:航天器总体构型、抓捕分系统、探测识别分系统和控制与推进分系统;对小行星抓捕的目标探测与识别、旋转匹配、抓捕、消旋、轨道转移等核心操作。基于ACR任务,提出了空间目标俘获技术的需求与应用、抓捕航天器系统设计的启示;基于我国目前的技术研究情况,总结分析了发展空间目标俘获任务所需的关键技术,如大功率柔性太阳翼、长时间大范围轨道机动、目标探测与识别、快速机动、目标抓捕与消旋。     

飞行器散射中心的超分辨力诊断

高/超分辨力微波成像诊断测量是隐身飞行器设计的重要手段。本文讨论飞行器的超分辨力微波成像诊断测量技术,研究了四种微波成像算法,给出了微波暗室测量条件下,利用各种算法对飞机模型成像的结果。     

星间微波测距系统相位中心在轨标定研究

研究了卫星质心已精确确定后,基于非线性卡尔曼滤波的星间微波测距系统的相位中心在轨标定方法。用非线性卡尔曼滤波对4种机动律的数据进行标定计算。仿真结果表明:当设定合适的敏感元件参数时,该法有较高的精度。     

[Interior] Configuration options,habitability and architectural aspects of the transfer habitat module (THM) and the surface habitat on Mars (SHM)/ESA's AURORA human mission to Mars (HMM) study

This paper discusses the findings for [Interior] configuration options, habitability and architectural aspects of a first human spacecraft to Mars.In 2003 the space architecture office LIQUIFER was invited by the European Space Agency's (ESA) AURORA Program committee to consult the scientists and engineers from the European Space and Technology Center (ESTEC) and other European industrial communities with developing the first human mission to Mars, which will take place in 2030, regarding the architectural issues of crewed habitats.The task was to develop an interior configuration for a transfer vehicle (TV) to Mars, especially a transfer habitation module (THM) and a surface habitat module (SHM) on Mars. The total travel time Earth—Mars and back for a crew of six amounts to approximately 900 days. After a 200-day-flight three crewmembers will land on Mars in the Mars excursion vehicle (MEV) and will live and work in the SHM for 30 days. For 500 days before the 200-day journey back the spacecraft continues to circle the Martian orbit for further exploration. The entire mission program is based on our present knowledge of technology. The project was compiled during a constant feedback-design process and trans-disciplinary collaboration sessions in the ESA-ESTEC concurrent design facility.Long-term human space flight sets new spatial conditions and requirements to the design concept. The guidelines were developed from relevant numbers and facts of recognized standards, interviews with astronauts/cosmonauts and from analyses about habitability, sociology, psychology and configuration concepts of earlier space stations in combination with the topics of the individual's perception and relation of space.Result of this study is the development of a prototype concept for the THM and SHM with detailed information and complete plans of the interior configuration, including mass calculations. In addition the study contains a detailed explanation of the development of the Design process including all suggested design and configuration options.