运载火箭静电带电理论研究与试验验证

运载火箭在大气中飞行会使箭体、发动机等表面带电,当静电累积达到一定量级并产生静电放电时,可能对箭上电气设备造成灾难性后果。在众多起电原因中,文章重点研究发动机喷流起电和摩擦起电过程,提出这2种起电方式的计算模型,并结合相关静电测量试验,确定这2种起电方式的等效充电电流,定量分析火箭最大静电带电电位,为指导单机设计及系统防护提供参考。     

数字化时序系统的研究

大型飞行器控制系统中使用的时序系统,过去是以机械程序配电器为核心的一套电路系统。随着数字式飞行控制系统技术的发展,数字化时序系统已应用于飞行器控制系统中。数字化时序系统是在弹载计算机控制下进行工作的,有效路数32路,最大路容15A,时间误差小于±1ms。采取故障预示电路,电爆管奇偶分组连接,选取限流电阻和缩短电爆加电时间等措施保证可靠性。经试验证明数字化时序系统代替模拟量时序系统是完全可行的。     

一种带上电时序控制及过脉宽保护功能的大功率调制电路研究

大功率脉冲调制电路根据雷达系统所需脉冲宽度及重频将连续电压信号调制为脉冲工作电压,可以改善GaN功率器件的效率与可靠性。为了提升调制发射脉冲信号的上升下降沿速度,提高大功率调制电路可靠性,提出一种新型带上电时序控制及过脉宽保护功能的大功率调制电路,该电路包括上电时序控制电路、过脉宽保护电路、大功率调制电路。通过对电路进行理论分析,给出详细参数并计算该电路参数,并对关键参数进行仿真及实测验证,该电路具有调制电压高,上升下降沿速度快等特点。经过测试验证,调制电压最高100V,调制频率最高可达500KHz,峰值工作电流超过20A,上升沿、下降沿小于30ns。具有广阔的应用前景。     

基于时序逻辑的复杂环境下无人机运动规划算法

本文主要考虑基于时序逻辑的无人机运动规划问题。一般地，解决该问题的算法包括两个阶段:上层综合阶段生成一条可行的离散规划;低级综合阶段结合离散任务规划设计无人机的控制输入。但是当第一阶段失败时，即线性时序逻辑(LTL)任务在当前环境中无法实现时，我们希望系统能够进行一定的调整。本文提出了一种任务重规划算法，在深入理解模型检查原理的基础上，利用初始任务自动机生成一个松弛乘积自动机，进而获取有效的离散任务规划;同时设计一个自动机的权重函数，确保该规划在最小程度上违背初始任务所提出的约束。本文提出的重规划算法解决了时序逻辑在复杂环境中无法实现的难题，扩大了时序逻辑在无人机运动规划中的应用范围，同时增加了系统的鲁棒性。     

一种用于单机热真空试验快速升降温的调温平台设计及应用

当参与热真空试验的单机产品热容较大或有内热源存在时,增加热传导的方式有助于提高试验控温能力。文章针对某类单机产品的试验需求,研制具有快速升降温能力的调温平台。试验时将单机产品安装在该平台的安装面板上,平台下端面由液氮冷板提供冷边界,利用多通道控温系统对调温平台实施控温。对平台结构设计进行了热仿真和试验验证,试验温度和升降温速率均满足试验技术指标要求。目前该调温平台已成功应用于多项单机产品的热真空试验。     

一种基于热分析的FPGA时序分析方法

FPGA的实际工作温度是决定FPGA时序分析可靠性的决定因素。为了克服FPGA结温难以获取的问题，充分保证FPGA时序分析的可靠性，文章提出了一种基于热分析的FPGA时序分析方法。该方法通过对整机设备内热环境分析和建模来获取FPGA的实际工作温度，在此基础上进行FPGA时序分析和温度余量分析，准确获取FPGA时序信息。该方法包含热分析和建模、FPGA时序温度参数获取、FPGA时序分析、温度余量调整等4个过程。文章还结合具体应用，对该方法进行了过程说明和应用结果分析。通过该文提出的基于热分析的FPGA时序分析方法，可以准确计算获取FPGA器件的实际结温，并在此基础上开展时序分析，从而有效保证了FPGA时序分析的准确性和可靠性。     

导弹控制系统长期加电可靠性分配方法研究

介绍了几种常用的可靠性分配方法,分析和比较了这几种方法的适用性,提出了控制系统长期加电的可靠性分配方法.该方法依据工作时间长短对原有控制系统可靠性指标进行修正,并采用专家评分法思想计算出各单机设备的修正值.     

加强组织策划 突出火工特色 做好航天单机级产品体系建设

航天产品工程作为实现中国航天科技集团公司转型升级的重要举措之一,需要各院、厂(所)在传统科研生产模式的基础上实施探索和创新。以航天火工品为背景,就院、厂(所)两级在单机级产品的产品化工作开展过程中所涉及的管理与技术工作进行了探讨,对如何有效推广宇航单机产品体系管理模式具有一定借鉴作用。     

航天器单机级环境可靠性试验

航天器电子设备是由一台台单机组成,单机的可靠性与航天器系统可靠性有更为直接的关系。为此,应把重点放在解决单机可靠性问题。航天器单机可靠性试验方法主要是“试验-改进-再试验”模式；试验体系分为试验条件制定、试验和故障分析；建立一系列环境可靠性试验平台,进行单机产品环境可靠性试验方法研究；为将来进行单机环境可靠性试验提供建议。     

卫星设备单片机时序设计

主要介绍单片机访问外部程序存储器和外部数据存储器的时序要求,以及利用Pro-teus软件对单片机在访问外部存储器时的时序进行仿真,并且在实际的电路中对访问时序进行了测试,验证了时序设计的合理性。     

能源平衡模型中工作模式判别方法

卫星能源平衡模型用于计算卫星预期的能源消耗,以判断卫星能源能否保证任务的顺利完成,指导电源系统设计或对规划任务进行能源约束。能源平衡计算需要先判别卫星工作模式,工作模式判别的准确性直接影响能源消耗计算的准确性。目前对于多任务且姿态需要相应机动的卫星缺少有效的模式判别方法,为此,提出了通过建立索引表及查询数据库的方式进行工作模式判别的方法。建立不同时间序列工作状态与卫星工作模式索引表,将轨道时间序列及规划任务时间序列注入数据库,查询数据库中不同时间序列工作状态,对照索引表可得卫星工作模式。为提高运行效率,利用加速算法能减少查询次数,缩短查询时间。通过仿真实验对加速参数选取进行了讨论。该方法适合于工作模式复杂且可用时间序列对工作模式进行约束的卫星。     

一种直接入轨卫星变轨阶段的供电方案

相比传统的卫星自身变轨方式,直接入轨方式下卫星的主动段时间将延长到4～5h。为解决卫星直接入轨过程中由于主动段时间大大加长,导致卫星电能需求的增加,以及电源系统配置不必要的质量增加的问题,文章提出了一种在发射和变轨阶段通过运载火箭上面级向卫星供电的方案,即在上面级上增加了一套独立的一次性电源系统。该系统与卫星自身电源系统相结合,在发射和变轨期间优先使用,卫星自身电源根据负载用电情况自主介入,能很好地解决卫星直接入轨方式下主动段的电能需求问题。     

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.     

嫦娥四号中继星供配电分系统可靠性设计与验证

针对嫦娥四号中继星的轨道特点、在轨工作模式和任务要求,供配电分系统采用半调节母线拓扑结构和电源调节与配电控制一体化的方案实现了集成化、轻量化设计需求。重点识别了供配电分系统可靠性设计的关键要素,从供电可靠性、能源安全性和在轨能源管理等方面进行分析和设计,并进行了充分的地面专项验证试验。通过在轨多种工况考核和遥测数据分析可知,供配电分系统工作正常,满足设计要求。     

面向卫星电源系统的一种新颖异常检测方法

面向卫星电源高维周期性时序遥测数据，提出了一种新颖的代表性特征自编码器（RFAE）模型，并用于无监督的异常检测。RFAE采用改进的堆叠自编码器损失函数和训练算法，从而使模型可以学习到相位相同样本的代表性特征；然后根据代表性特征重构样本，根据重构误差来判断样本是否异常。在试验部分首先通过模拟数据校验了RFAE算法能够有效地检测出高维周期性时序数据的异常，然后又采用某卫星电源系统2014年1~12月真实遥测数据进行试验，RFAE异常检测准确率达到99%，检测效果明显优于目前的其他异常检测算法，具有较高应用价值。     

卫星星座地面供配电测试系统研制

卫星地面供配电测试系统是卫星综合测试系统中的重要分系统之一。文章介绍了一套自行开发研制的卫星星座模式下的地面供配电测试系统,该系统主要由地面电源、PLC通用供配电测试设备、工业控制计算机、卫星等效器、DC/DC主备份切换测试设备等构成;其中通用供配电测试设备采用了组态技术,基于PROFIBUS、PLC、STEP 7和WinCC等进行开发,实现了实时显示、控制输出、报警记录、数据归档、冗余备份等功能,可靠性和可扩展性程度高,为设备的模块化、通用化和系列化提供了一个有效的途径,满足了卫星星座综合测试的需要。     

一种星载多路输出电源控制环路设计

由于星载多路输出电源工作过程对稳定性要求较高，工程上很难建立准确的环路模型，针对设计难点，提出了基于开关网络平均建模法的BUCK+半桥多路输出变换器闭环控制方案，结合具体电源指标对参数进行了验证，结果满足设计要求，该电源控制环路设计对于卫星二次电源工程应用具有一定的指导意义。     

基于Saber-Simulink的PPT卫星电源控制器联合仿真

本文的目的是通过Saber-Simulink联合仿真来验证作者建立的峰值功率跟踪(PPT)卫星电源控制器的有效性以及这种联合仿真方法的合理性。首先在MATLAB/Simulink中建立卫星电源控制器模型,包括PPT控制器模块,工作模式转换模块以及恒流-恒压(CC-CV)充电控制器模块。结合Simulink和Saber两者的优势,详细介绍了两软件接口定义方法并对基于PPT的卫星电源系统进行联合仿真。仿真结果表明卫星电源控制器工作模式切换正常,Saber-Simulink联合仿真是一种可靠的系统仿真方法,适合用于卫星电源控制器的仿真。     

小卫星综合测试中的接口安全控制

安全控制是小卫星综合测试的重要任务之一,主要包括卫星与地面接口及卫星本身设备间接口逻辑安全控制。文章详细介绍了测试中的安全控制措施,包括供电和接地、电缆检查、功率标定、入口电平控制、关键工序制定等措施。这些安全控制措施有效可行,可靠地保证了人员、卫星和地面设备安全,确保了综合测试质量。     

空间太阳能电站高低压混合供电系统设计

在调研美国NASA空间太阳能电站(SPS)供配电相关方案的基础上,针对空间太阳能电站平台设备和有效载荷设备两种不同的供电特性要求,提出将高低压混合供电技术应用于空间太阳能电站的供电系统设计。该设计在满足高效对地供电传输要求的同时,能够确保航天器平台自身的稳定、可靠运行。文章介绍了高低压混合供电技术的原理和系统构成;针对系统高于目前在轨卫星6个数量级的超高压需求,分析了高压电缆和高压继电器研制的可行性,得出高压电缆的重点研究方向,即通过材料及结构优化来减小质量、增加散热、减小弯曲半径等,高压继电器的研究方向为研制高压混合继电器(EMPC)中适用于航天任务的高压固态功率管;调研分析了目前常用的空间等离子体被动防护技术和主动防护技术,通过比较,说明主动防护技术更适用于空间太阳能电站的超高压系统,可为我国建设超大功率空间太阳能电站提供技术参考。