航天器浮动电位的初步分析

为了研究表面充电引起的浮动电位情况,我们采用等效电容的方法分析了近赤道低轨道高度条件下航天器的等效电容及充电时间问题,初步总结了浮动电位对航天器可能产生的影响。根据计算结果可以认为在低轨道等离子体环境中航天器会达到浮动电位的平衡状态。
     

航天器表面电荷激发空间静电场规律研究

从带电表面微元出发，通过求解泊松方程，得到带电介质平板表面邻近空间静电势的解析表达式，建立介质表面电位-介电常数模型，求得了带电介质平板表面电位、表面带电量和介质介电常数三者之间的关系式。结合典型的航天器表面介质材料带电案例，对此类圆盘结构介质平板带电问题进行了仿真分析，结果表明，在介质材料表面电位一定的情况下，表面电荷激发的空间静电势值随距离的增大而减小，并且距离介质表面越近，电势的空间变化率越大；在介质材料带电量相等的情况下，介质表面电位随着介质介电常数的增大而减小，并逐渐趋于一个稳定值，所以在一定范围内选择介电常数较大的介质材料可以降低介质的表面电位，减小介质间发生静电放电的几率。     

大型航天器电位控制系统设计及验证

分析了大型航天器在轨交会对接及执行特殊任务等需求,提出了针对不同供电电压等级航天器交会对接、机械臂操作和航天员出舱等任务中的舱体不等电位问题,给出了被动电位控制及主动电位控制的方案。在此基础上提出了具体的设计方案及关键参数的确定,完成了被动电位控制地面验证方案,给出了试验验证结果,完成了主动电位控制在轨实际运行,并给出了实际运行结果情况。可为后续类似航天器的相关设计及地面试验验证提供参考。     

脉冲等离子体源控制航天器表面充电电位的研究

在空间环境运行的航天器存在表面充电现象,而航天器表面充电引发的静电放电是导致航天器异常及故障的重要原因之一。因此,在航天器设计和应用中,必须对航天器表面电位采取必要的控制和防护措施。文章介绍了用脉冲等离子体源进行航天器表面充电电位主动控制的研究。通过模拟实验和实验数据分析,证实了用脉冲等离子体源能有效地控制航天器表面充...     

空间相机上第二代红外探测器驱动电压供电电路设计

文章以空间相机应用为目的,在分析第二代红外探测器驱动电压与输出信号之间相关性的基础上,以某型号第二代红外探测器驱动电压供电电路设计为例,采用高稳定基准电压芯片和低噪声低频运算放大器作为核心器件,提出了以负反馈或电压跟随的电路形式稳定驱动电压供电的方案,并对该方案进行了仿真分析与实验验证.测试结果证实该方案可行有效,能满...     

木星极光等离子体环境表面充电三维仿真分析

木星为太阳系内少有的强磁场行星,其等离子体环境十分恶劣,可对木星探测器造成严重的表面充电效应。文章采用有限元方法,借助COMSOL仿真软件,对航天器表面充电现象进行三维仿真,结合NASCAP-2k以及SPIS软件对比验证了GEO表面充电效应的模拟结果,证明了该仿真方法的有效性。对航天器在木星极光等离子体环境下的表面充电现象仿真分析结果表明,在木星背景等离子体环境中15RJ处,航天器表面充电电位较低,仅为平均-80 V左右;而在木星极光等离子体中,航天器表面充电电位最高可以达到-36.7 k V,CERS等材料表面充电电位差最大可以达到-16 k V,具有较高的放电风险。     

电位主动控制试验装置供给单元的研制

为满足货运飞船表面电位控制的要求,研制了一种适用于航天器表面电位主动控制试验装置的供给单元。该供给单元重量轻、体积小、结构紧凑,具有氩气储存和微流量输出的功能,实测漏率≤1×10-4 Pa·L·s-1。根据实测漏率数据和流量控制器的流量压力特性,建立供给单元输出氩气流量、气瓶压力随时间变化的数学模型,计算得出其有效在轨工作时间约为360 s。以上结果表明,该供给单元的在轨储存能力和微流量输出能力均可以满足任务需求。     

航天器表面电位的主动控制

一、航天器表面电位的成因及其影响 1.航天器表面电位的成因 所谓航天器充电,是指在空间飞行的航天器由于荷电粒子在其上的累积,形成与周围环境的不同电位这样一种现象.航天器充电有两种类型,即表面充电和内部介质充电(也称体积充电或深层次充电),其来源及消除方法是不同的.这里我们只讨论表面充电问题.     

电容放电式火工品点火电路参数设计与仿真

文章介绍了火工品电容放电式点火电路,阐述了电容充放电原理和充放电电路的参数计算方法;仿真分析了充电电压和储能电容等参数对点火电路放电性能的影响。通过仿真分析得出,合理选择储能电容和充电电压能够获得较好的点火性能。     

一种新型航天器——穿入式星体探测器

一种新型航天器──穿入式星体探测器张万周俄罗斯制定的火星－９６计划中。要求研制一种全新的航天器──穿入式太阳系星体探测器（见本刊１９９５年第８期第１４页和１９９６年第４期第３５页）。现对这种探测器及俄的应用设想作一介绍。一、穿入式探测器的由来人类通过...     

一种基于多项式拟合的VCO开环线性校正法

压控振荡器VCO(Voltage Controlled Oscillator)是输入控制电压影响输出频率的振荡电路,可用于产生调频信号.应用于安检成像时,其输出信号的线性度通过影响副瓣电平和距离分辨率,从而决定了安检成像的效果.为了提高安检成像效果,提出了一种基于多项式拟合的VCO开环线性校正法,使VCO的输出频率通过...     

100 W微波等离子推力器固态源研制

为了实现微波等离子推力器的小型化,利用固态器件、衰减器和检波器一体化设计技术及液体冷却技术,研制出小型化的微波等离子推力器固态源,其输出和反射微波功率可由固态源输入电压和检波器的输出电压进行控制与检测,固态源的质量与体积分别是磁控管微波源的15%和6%。对采用固态源的推力器分别进行了地面和真空实验,结果表明固态源能稳定可靠地工作。     

波导功分器温漂问题研究

波导功分器是电路合成技术中的关键器件。文章在叙述波导功分器制作原理的基础上,设计出了1分3波导功分器,并对其温漂问题进行了研究,得器由于温漂的存在会使功分器的功率分配不均匀现象进一步恶化的结论,并提出了改进措施。     

一种宽频带圆极化微带天线的设计

设计了一种宽频带圆极化微带天线。其结构为双层介质与空气层结合,辐射贴片为单个圆形金属片,通过电容耦合馈电的两个圆形金属片与威尔金森功分器相接,功分器的两个端口输出的功率幅度相同,相位相差90°。天线的3dB极化带宽为56%,VSWR<2的驻波比带宽为64%,增益在52%的带宽范围内变化在1dB以内。天线的远场方向图极化特性在35%的带宽范围内较好。     

电源转换模块LTC3780的工作性能仿真分析

为了获得可应用于航天器系统的稳定的供电电源,采用高性能升压-降压开关稳压控制器LTC3780,设计在低压、高压和正常供电时都能实现预期输出电压的电源转换电路;利用LTspice软件对该电源转换电路进行工作性能仿真,主要对不同输入电压时的输出电压和不同负载时的带载能力进行了仿真,通过仿真实现了稳定的电压输出和较强的带载能力。     

一种微米级粒子的静电发射加速装置

为了研究空间微小碎片碰撞对航天器的影响,国内外研制了各种类型的微小碎片加速器。文章简要介绍了一种很有前景的静电式微小碎片加速器及其关键部件的工作原理、结构特点及适用范围等。     

四轴型磁悬浮动量轮变结构控制

根据空间飞行器姿态控制用四轴主动控制型混合磁悬浮动量轮的动力学方程,采用变结构控制(VSC)法设计了一种多输入多输出系统控制器。二次型最优控制用于确定最终滑模运动方程,趋近律用于决定变结构控制输入,实现了磁悬浮动量轮快速稳定的鲁棒性控制。仿真结果表明,VSC的动静态特性较好,其滑模运动的不变性可有效消除陀螺力矩的影响,并能实现控制能量的优化。     

星载1553B总线通信接口研究

为保证星载1553B总线通信的可靠性,在忽略容性、感性阻抗的情况下,基于叠加定理对变压器耦合方式下总线接口电路建立了等效模型,计算出接口变压器的等效输入阻抗,得出总线终端输入电压信号U。在假定双绞传输线理想状态下,利用软件分别对U与隔离电阻Rs、终端匹配电阻R,和传输线阻抗Rw之间的关系曲线进行了仿真,确定了相关电阻的选取范围。该模型的建立与仿真,为1553B总线接口设计提供了一种新的模型和验证方法,具有一定的工程应用价值。     

嫦娥四号中继星供配电系统设计与应用（英文）

A 28 V-half-regulated power bus topology and an integrated PCDU(Power Conditioning and Distribution Unit) were adopted to meet the energy demand for the Chang'e 4 relay satellite. This paper first introduces the mission features and composition of the PSDS(Power Supply and Distribution System) for the Chang'e 4 relay satellite. Due to this satellite's unusual orbit, operational mode and project restrictions, special analysis and design was conducted on the PSDS from the perspective of weight-reduction, power management, and reliability and so on. Extreme low temperature storage of SA(Solar Array) was considered and how the antenna affects the SA was analyzed. A new kind of high-specific-energy 45 Ah(Ampere-hour) battery cell was used for the first time. To make sure that the satellite would successfully pass the long shadow zones, a 100% DOD(Depth of Discharge) experiment was carried out on the battery. Since the sunlight is almost always available and there are very few times for the battery to charge or discharge, battery care to extend its lifetime is also discussed. PCDU is a device that integrates power conditioning and power distribution in one unit. The PCDU on Chang'e 4 relay satellite can output more power with less weight because of the adoption of a 28 V-half-regulated power bus topology which was also used for the first time and used lighter material for its mechanical framework. Experiment under low temperature on PCDU was conducted as well and a hot backup equalizing charge technique which is beneficial to keep performance of the battery is illustrated. The power distribution module, which is a module of PCDU, enhances the power utilization security by utilizing a static impedance measurement and build-in-test to avoid possible short circuits. As for EED(Electrical Explosive Device) module, a protection plug was specially designed and three switches with different functions were connected in series to prevent the EED from exploding by error. In addition, the allowable minimum EED bus voltage for each EED was evaluated in case of low battery voltage caused by the possible postponement of the launching time. Complete verification experiments on the ground were conducted to confirm the correctness of the design and on-orbit test data conformed to the expected results and theoretical calculation. The power supply and distribution system has been working normally since the day the Chang'e 4 relay satellite was launched into space.