航天系统雷电防护技术发展综述及展望

为满足航天系统的全天候发射任务需求,加强航天系统对于雷电环境的适应性,对航天系统雷电防护技术的发展情况进行了综述。首先分析雷电环境对于航天系统产生的破坏效应,追踪了世界航天史上典型的雷击案例,系统梳理了国内外航天系统雷电防护标准规范。针对运载火箭雷电效应数值仿真技术、雷电防护设计技术和试验验证技术,雷电气象监测预警技术,地面雷电防护技术和接地技术等关键技术的发展情况进行了追踪。在此基础上,从我国航天工程雷电防护的实际需求出发,对未来我国航天系统雷电防护技术重点研究方向进行了展望。     

电磁脉冲对电子设备的耦合效应试验研究

大规模和超大规模集成电路(LSI/VLSI)在飞行器中得到了日益广泛的应用,有效减小了电子设备的体积、增强了飞行器系统的性能,但同时给系统抗电磁脉冲(EMP)辐射效应的可靠性带来了一定的风险.通过对飞行器进行EMP耦合途径分析,本文给出了电磁脉冲环境耦合到电子设备内部集成电路上的主要途径,并通过针对典型的CPU板进行的电磁脉冲辐照试验,证明CPU抗EMP耦合的能力弱于存储器及其它集成电路,得到了CPU板电磁辐照导致"死机"场强的临界值.     

面向单粒子效应的航天嵌入式软件软防护技术研究

单粒子效应是影响航天器可靠性和在轨寿命的重要因素。单粒子效应引发的可恢复性错误称为软错误,会导致软件运行出错。本文针对单粒子效应引发的软错误,对航天嵌入式软件中采用的软防护技术,按照控制流防护和数据流防护进行了分类分析和总结。     

高超飞行器表面热效应地面模拟实验研究

文章深入分析高超飞行器与临近空间大气相互作用的基本物理过程,激波加热及粒子碰撞产生等离子体的物理机制,并利用磁热屏蔽效应在高超飞行器模拟器与高速定向流间建立磁化等离子体鞘层,大幅降低中性激波气体向飞行器的能流传递,从而为高超飞行器提供有效的热防护作用。通过两次比对实验验证了磁热屏蔽效应的有效性及工程实施的可行性,为今后研制高韧性、超轻质、可重复使用热防护复合材料提供了实验数据,奠定了技术基础。实验中利用层流等离子体源作为高能流密度热源是热防护实验装备上的创新,层流等离子体源能流截面大、能流密度高,可以针对高超飞行器表面热效应进行全尺寸的模拟实验。     

航天器热防护材料的发展概述

文章简要介绍新型航天器的热防护材料的发展概况,重点介绍国内外碳/碳复合材料、超高温陶瓷材料、陶瓷基复合材料及新型隔热材料等热防护材料研究工作及其在飞行器上的应用,并对防隔热材料的发展趋势作简要评述.     

防空导弹武器系统雷电浪涌的防护

介绍了浪涌的成因及武器系统产生浪涌的主要原因。指出在导弹阵地采用防雷系统措施的同时 ,武器系统要利用接地网系统消减雷电产生的地电压反击 ,在电源系统中接入 3× 1+1防雷器 ,选用适当的保护空气开关防止雷电浪涌侵入 ,在通信网络中增加浪涌抑制二极管防止线路上的尖峰脉冲。最后确定了选择雷电浪涌防护器的依据和主要原则     

稀薄气体效应对尖前缘气动热特性的影响研究

针对未来高超声速巡航飞行器尖化前缘、大升力面的构型特征,分别采用NS方法和DSMC方法,对高超飞行器局部部件的模化外形进行了努森数从0.01~0.5变化时气动特性的计算分析,对比了连续流方法与稀薄流方法所得结果的差异性,给出了稀薄效应对局部气动热特性影响的定量分析,旨在研究局部稀薄气体效应对气动热特性分布的影响规律。结果表明,努森数从0.04~0.5变化时,连续流方法和稀薄流方法所预测的峰值热流差距可达25%~40%,稀薄效应对热流的影响已达到不可忽视的地步。相对于热流而言,物面压力分布对稀薄效应的敏感性较弱,局部热流对这种局部稀薄效应非常敏感。NS方法所预测的结果普遍大于DSMC方法所得结果。
     

航天器单粒子效应的防护研究

随着航天电子器件集成度的不断提高,其发生单粒子效应的风险越来越高,已经成为影响航天器可靠性和运行寿命的重要因素。文章首先介绍了单粒子效应的发生机理、研究方法和研究成果,在此基础上对现有的各种抗单粒子效应加固技术进行了总结,按照硬件加固技术、软件加固技术和轨道优化设计的思路较为系统地论述了单粒子效应的防护手段。     

GJB1804《运载火箭雷电防护》简介

概述了雷电对火箭发射的影响及编制GJB1804—93《运载火箭雷电防护》的意义,介绍了标准编制背景,阐述并分析了标准编制时应考虑的主要因素即工程防雷、系统防雷和气象防雷以及雷电对火箭或发射场坪的破坏作用,同时对标准中的几个问题作了说明。     

高超声速飞行器热防护结构参数优化及对比分析

高超声速飞行器对结构性能、热防护性能以及结构重量有很高的要求。为了获得最小的结构重量,文章从热防护的角度进行了优化分析:分别选择铝合金和先进复合材料作为蒙皮,在不同的热载荷条件下,对多种热防护结构（TPS）建立一维传热模型,并进行了结构尺寸优化,得到了单位面积TPS的最小重量;分析飞行器再入过程中的温度载荷、再入时间以及蒙皮材料可承受的最高温度对热防护结构最小重量的影响。ANSYS仿真分析结果表明:温度对TPS的单位面积最小重量有显著影响,LI900刚性陶瓷隔热瓦和先进金属蜂窝夹层防热结构有重量优势;采用复合材料蒙皮的TPS可使重量大幅减轻;飞行器再入时间和再入初始温度对刚性陶瓷隔热瓦重量的影响大于对金属盖板式隔热结构。     

树脂基防隔热复合材料高温响应分析方法研究进展

针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题，从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力学性能演化表征方法、材料高温响应模型的求解方法以及表征材料高温响应的多种高温试验测试手段。对上述研究方法的发展进行了评述，并对未来发展趋势进行了展望。本文有助于相关研究人员认识和发展树脂基复合材料在高温下的热力响应分析方法，也可供工程技术人员对这类材料的防隔热性能和高温承载性能进行研究。     

高校综合防雷技术及解决方案研究

本文探讨了雷电灾害的原因及目前高校采用的主要防雷措施,详细分析了雷电防护的主要技术,最后以中国石油管道学院为例,探讨了高校综合防雷方案,把防雷技术理论应用到了实际工程中。     

The legal regime for private space tourism activities—An overview

“Space tourism” denotes any commercial activity that offers customers direct or indirect experience with space travel. Various models for space tourism activities exist including the use of an aircraft and/or spacecraft. The paper surveys some of the most important legal aspects relevant to space tourism activities, such as, the delimitation of airspace and outer space, the applicable legal regime and the definition of aircraft and space object, authorization, registration, liability, as well as the legal status of space tourists.     

通过纯软件的方法测试数字处理器的故障敏感性

对于工作在高辐射太空中的飞行器而言，它不可避免会受到单粒子效应的影响。因此，如何预测飞行器中单粒子效应敏感区域以便加强保护措施是一件很重要的工作。但事实上，要预测单粒子效应对飞行器的影响并不容易。本文给出了一种通过纯软件来评测飞行器系统对单粒子效应的敏感程度的方法——软件故障注入法——这也是评测微电子电路可靠性极具前景的方法。该方法采用高效的汇编语言在汇编级实现，对目标系统不会造成损伤，并且使用方便。试验的结果表明，目标处理器对于单粒子翻转的敏感性大约为1．38％到2．35％，且寄存器的敏感性要高于内存区。     

溶剂对石英/酚醛复合材料RTM成型浸润过程及性能影响

对比研究乙醇、丙酮和四氢呋喃(THF)溶剂对RTM成型石英/酚醛复合材料溶液浸润过程和性能的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和X射线电子能谱(XPS)研究酚醛树脂组成及其在石英纤维表面的动态吸附行为。结果表明,溶剂与酚醛树脂分子之间在石英纤维表面形成竞争性吸附,石英纤维表面硅烷偶联剂和不同酚醛树脂溶液组分间发生界面化学反应,从而影响树脂在RTM模具内部不同位置的分布和复合材料的力学性能。随着溶剂形成氢键能力的增强,其影响程度依次为四氢呋喃、丙酮、乙醇。     

一箭多星发射的卫星振动环境分析与验证

某卫星采用一箭多星方式直接发射入轨,在星箭耦合分析中发现星箭界面部分频点振动环境明显高于原设计要求,导致卫星可能需要采取改进设计以满足该变化。为进一步明确卫星的环境适应性,文章首先针对超限频点开展刚度匹配分析和响应分析,识别可能存在的风险,并对识别出的服务舱+Y板采取改进措施;其次,开展整星动力学分析、星箭耦合分析,分析验证卫星及其组件的适应性,并提出了改进的地面试验条件,结果表明地面试验能够包络星箭耦合分析结果,试验是充分的;最后,通过飞行试验验证,证明地面试验能够包络在轨飞行振动环境,采取的分析验证和试验验证是可行的。该研究方法及所取得的结论可为解决后续卫星研制过程中类似问题提供参考。     

航空航天用树脂基复合材料

文中叙述了复合材料在航空领域逐步推广应用的历史,复合材料使用的一般问题、高韧性材料的开发以及降低复合材料制造成本的途径。最后提及了复合材料在航天器上的应用简况。     

跨介质航行器弹性舵翼空化流固耦合仿真分析

跨介质航行器水中航行过程中的流固耦合效应是影响航行稳定性和结构安全性的关键问题。基于径向基函数法和模态叠加方法,开展跨介质航行器水中运动过程中空化流动与结构振动的耦合仿真,对航行器三角型截面舵翼的流固耦合效应进行研究,分析了不同攻角下的空泡形态以及舵翼与空化流动的相互作用。分析结果表明,在来流攻角为2°～6°时,航行器及舵翼几乎被包在超空泡内部。当来流攻角为8°时,舵翼的自由端会穿透空泡界面,使其所受水动力比小攻角条件下大一个量级,振动特征也更为复杂。     

雷电防护技术在靶场测控网中的应用

介绍在靶场测控网中如何采用现代综合防雷技术和措施 ,解决靶场测控网免遭雷击的问题