深空探测先进电源技术综述

先进电源技术是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理我国后续深空探测任务(月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星探测等)对电源系统需求的基础上,对涉及空间应用的电源技术(化学能、太阳能、同位素及空间核反应堆电源)进行概述;针对深空探测对电源系统的需求特点,分别阐述了锂离子蓄电池、太阳能电源、钚-238放射性同位素电源和空间堆核反应电源的特点、发展简史、在深空探测中应用限制及发展建议,重点分析了钚-238同位素电源和空间核反应堆电源技术的关键技术、应用情况及应用前景,为深空探测先进电源技术的长足发展提供参考。     

工程系统的实时可靠性评估与预测技术

 作为预测维护策略的重要技术基础,寿命预测近年来得到越来越广泛的关注,实时可靠性评估与预测是一种有效的寿命预测技术。综述工程系统的实时可靠性评估与预测方法,调研实时可靠性评估与预测方法的应用实例,并探讨该研究领域中存在的问题及未来的研究方向。     

基于寿命包线的飞机典型搭接结构腐蚀疲劳寿命预测

针对飞机在腐蚀环境下服役的寿命预测问题,开展了某型飞机机身壁板搭接结构的腐蚀-疲劳交替试验。基于试验结果和飞机结构寿命包线理论体系,建立了该型飞机机身壁板搭接结构在不同服役地区、不同飞行强度下的寿命包线,并基于寿命包线对其剩余寿命进行了预测。通过开展验证试验,将试验结果与计算结果进行对比,发现预测误差为17.4%。说明结构寿命包线是飞机典型搭接结构寿命预测的有力工具,其预测结果是飞机服役过程中检修周期及寿命管理的一项重要参考依据。     

空间飞行器电源系统的现状及展望

本文反映了国际上飞行器电源系统的历史和现状;介绍了太阳电池阵、蓄电池联合电源系统,放射性同位素电源和核反应堆的空间应用可能性,以及潜在的危险因素;并对未来进行了展望。     

空间核反应堆电源技术概览

空间核反应堆电源具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑以及大功率条件下质量功率比小等突出优点,在军民航天任务中具有广阔的应用前景,是改变未来航天动力格局的颠覆性技术之一。对空间核反应堆电源的原理、特点、适用范围、应用前景、历史发展情况及现状、典型方案、应用安全等进行了系统介绍,对技术发展趋势进行了分析总结,并就我国该技术发展给出一些见解。     

串联型MPPT空间电源系统稳定性技术

串联型最大功率点跟踪(MPPT)空间电源系统存在母线电压振荡或跌落等不稳定现象,文章以MPPT不调节母线电源拓扑为研究对象,建立了系统等效电路模型,通过小信号等效分析、状态空间方程特征根求解等手段,分别对MPPT控制域及电压控制域下电源系统的稳定性进行了分析.结果表明,在太阳电池阵及阵列功率调节器特性曲线一定的条件下,通过对二者间电感、电容参数合理配置,可以保证系统稳定.在MATLAB/SIMULINK中搭建了串联型MPPT不调节母线电源系统仿真模型并进行实例仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

航空电源系统FMEA自动化技术研究

以飞机电源系统为例提出了一种在系统设计阶段，利用系统动态性能仿真模型自动进行定量故障模式影响分析的方法。该方法将系统中各个元器件可能的故障模式计入系统的动态模型中，并进行系统仿真，再将系统故障状态下的仿真结果与其正常状态下的仿真结果进行比较，以量化判定每种故障影响的严重程度，从而实现故障模式影响分析的自动化。     

星载原子钟在轨剩余寿命预测方法研究

原子钟是导航卫星最关键载荷之一, 开展原子钟健康状态评估与寿命预测相关工作, 对于及时掌握原子钟性能和运行状况, 确保卫星导航系统提供高可用性连续性完好性的服务, 具有重要意义。结合星载原子钟在轨失效特性分析, 提出了一种综合考虑原子钟随机失效与耗损失效的剩余寿命预测方法。该方法融合利用原子钟寿命周期内产生的多源多维数据, 通过概率统计和机器学习的途径实现原子钟的剩余寿命预测。经案例验证, 所提方法合理有效, 具有一定的工程应用价值。      

多机理下的卫星寿命预测方法与应用

针对卫星寿命预测的需求和以往方法未考虑突发故障及退化失效的不足,提出了综合多种机理进行寿命预测的方法。归纳了星上产品的寿命特征和卫星到寿原因,指出了卫星随机失效的分布特征;针对随机失效,建立随单星工作时间和系统结构变化的剩余寿命预测模型,给出了利用动态的在轨工作状态数据求解多阶段分布参数的算法,从而实现剩余寿命的动态分析;综合随机失效、退化、消耗及其在轨变化规律,提出了适用于多机理的、竞争性的寿命预测方法。案例分析表明,综合考虑突发故障、退化失效和消耗,可以得到更合理的寿命预测结果,在星座维持策略中提高备份星计划的可信性。     

空间热离子能量转换技术发展综述

空间核反应堆电源是未来空间任务大功率、长寿命能源需求的有力保障,热离子能量转换技术是空间热离子反应堆电源的关键技术之一。概述了空间热离子反应堆电源的总体构造及工作原理,从热离子能量转换的原理、热离子发电元件的类型及其特点、电极材料、试验装置等方面综述了热离子转换技术的发展现状、存在的问题及发展趋势。     

光电式电子水平仪设计与实现

介绍了一种光电式电子水平仪的设计方法,运用CCD传感器敏感硅油液面建立水平基准,通过计算机系统实现光电信号的采集、处理及显示。通过对光电式电子水平测量原理的分析,详细阐述了光电式电子水平仪的总体技术实现、硬件技术实现和软件技术实现,并完成了光电式电子水平仪的原理样机,进行了技术指标的测试,达到了预期效果,具备了工程应用的价值。     

新一代箭载无线传感器网络系统架构综述

无线传感器网络技术是新一代火箭测量系统中的关键技术之一。在简要介绍现有箭载无线传感器网络应用的基础上,分析归纳了各个现有系统的技术特点,并以此提出了新一代箭载无线传感器网络的系统架构EPSEN,其中对通信协议的设计思路进行了详细阐述。EPSEN架构的提出,为现有箭载无线传感器网络系统的改进和未来产品的研制提供了重要参考依据,有助于行业标准的形成。     

二厘米小功率标准的研制

本文介绍用微量热计技术建立二厘米小功率标准的设计原理、结构特点、校准方法和误差分析及估算值。该标准采用了自动反馈和辅助加热器技术,大大缩短了测量时间,提高了校准速度。同时,全部校准过程都由IBM-PC机控制和数据处理并打印出测量结果。该功率标准在12.4～18.0GH_2范围内测量有效效率的总不确定度为±0.4％。     

空间站太阳能热动力发电系统研究进展

空间太阳能热动力发电系统是非常有前景的未来空间能源供应系统，在费用和性能上已经显示出了很大的优势，国际上对于它的研究已经超过40年。文章从热机循环方案、各主要部件的研究等方面介绍了空间太阳能热动力发电系统的工作原理和技术发展，并且与其它电源系统进行了技术比较，显示出这种供电方式的较大优势。根据国外研究经验，提出了发展中国空间太阳能热动力发电系统研究的建议。     

Development of Operational Space Weather Prediction Models

In this report, we summarize the needs of space weather models, and recommend that developing operational prediction models, rather than transitioning from research to operation, is a more feasible and critical way for space weather services in the near future. Operational models for solar wind speed, geomagnetic indices, magnetopause, plasma sheet energetic electrons, inner boundary of ion plasma sheet, energetic electrons in outer radiation belt, and thermospheric density at low Earth orbit, have been developed and will be introduced briefly here. Their applications made a big progress in space weather services during the past two years in China.      

基于维纳过程退化模型的动量轮寿命预测与分析

动量轮作为卫星的关键执行部件,其可靠性与寿命直接影响到卫星在轨任务的执行.对于动量轮产品的寿命预估与分析,受限于样本少、试验周期长、代价高等因素,无法获取足够的寿命样本数据.本文结合工程经验及已有的地面寿命试验数据,采用维纳过程退化模型,对动量轮产品的可靠性进行建模,并对其寿命进行预估与分析.该模型为动量轮寿命预测提供了一种有效方法,适用于高可靠、长寿命产品的寿命预测与分析.     

基于Wiener过程的载人飞船热控泵寿命预测

载人飞船热控制循环泵(以下简称热控泵)属于高可靠性航天产品,在试验和使用中出现的寿命失效数据极少,采用传统的基于大样本寿命数据的可靠性分析方法难以满足工程要求。首先根据热控泵的试验数据和退化失效机理,确定关键性能参数为扬程和功率,采用带有正向漂移的Wiener过程拟合这两项性能的退化数据,建立性能退化轨道模型,并用随机加权方法解决模型参数估计时的小子样问题;根据退化失效的定义确定热控泵的寿命分布模型,与传统寿命分布模型不同的是,分布模型中的参数具有明确的物理含义;最后根据试验数据对热控泵的寿命进行预测,验证方法的有效性。     

航天器电线电缆寿命预测模型研究

随着航天器复杂大系统的高速发展,以及器上电子产品的广泛应用,使得电线电缆大量应用于复杂系统之间的功率输送和信号控制。在航天器运行过程中,电线电缆由于受到空间布局限制,交叉重叠;同时受振动、温度、空间辐射等外部环境影响,致使电缆老化进而引发其他电气故障。介绍了基于可测特征参数的寿命模型建立方法,得出电缆剩余寿命的预计模型,开展航天器电线电缆老化机制以及寿命预测模型研究,最终实现航天装备电缆寿命预测的能力。     

我国深空探测任务电源系统发展需求

针对我国后续月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星系探测深空探测重点任务,在梳理分析每个探测任务约束的基础上,提出电源系统的具体需求;对上述4个方向的深空探测任务的电源系统需求进行归纳总结,提出我国后续深空探测任务的电源系统主要发展建议,具体包括宽温度和光强适应性、抗辐照的太阳电池阵,轻小型智能化的电源控制装置,高功率密度的电源系统MPPT拓扑;最后对同位素温差发电技术进行了发展展望,为后续深空探测电源系统研究和设计提供参考。