中国下一代运载火箭电气系统技术发展研究

运载火箭电气系统主要负责实现飞行过程及地面测试过程中的导航制导控制、参数测量、遥测遥控、供配电管理以及故障诊断功能,是运载火箭的重要组成部分之一。总结梳理国外运载火箭电气技术发展趋势,结合我国后续运载火箭的发展需求和技术特点,提出了我国运载火箭电气系统的总体架构和技术发展方向,从综合电子技术、轻质化技术、多电火箭技术、智能化技术、便捷化技术等方面提出了后续关键技术的发展方向和建议。     

火箭电气系统电缆网热防护研究

简要介绍了箭上电气系统电缆网热防护技术应用现状，阐述了一体化热防护研究的必要性，提出了轻质电缆网的芯线、绝缘层、屏蔽层、插头和热防护层有效集成的总体方案。研制热防护材料，确定热防护层结构，试制一体化热防护电缆网，模拟热环境试验，研究表明：一体化热防护电缆网满足结构减重与轻柔、可靠性提高和总装周期缩短等总体指标要求。     

基于FPGA架构的高可靠在轨重构系统设计

航天设备与地面设备相比,制造成本高,对空间环境的适应性要求也高。为了延长航天器寿命,提高其在轨工作的可靠性,需要考虑航天器在空间环境下的可维护性需求。针对航天资产在轨软件实现功能维护的需求,研究空间环境应用背景下的高可靠在轨可重构技术。基于FPGA芯片在航天器领域中应用的广泛性、灵活性及可靠性,设计了一种FPGA架构下的高可靠在轨重构系统。该系统的优势在于充分利用星载设备中普遍使用的“SRAM型FPGA+反熔丝FPGA”的硬件架构,在实现SRAM型FPGA动态刷新功能的基础上仅通过软件更改来增加在轨重构功能,极大降低了硬件更改的成本,扩展了可重构功能的应用范围。在某航天器星载设备中应用该在轨重构系统,通过实际飞行经历,验证了该架构系统设计方案的可行性、可扩展性及可靠性。     

箭载电子仪器的密封设计

本文是一篇关于箭载电子仪器结构密封设计的文章,是多年来结构设计和实践经验的总结.文中对密封原理、密封装置的设计要点、密封圈和固紧螺钉的选择、壳体受压变形情况诸方面进行了论述.     

新一代箭载遥测数据压缩方案探讨

根据新一代箭载遥测数据特性 ,介绍一种遥测数据压缩系统方案 ,提出首先对遥测参数进行聚类分析 ,然后不同类属采用不同压缩方法。文中给出了压缩方案的原理框图和各类属采用压缩方法的分析和仿真实验     

基于ATML的分布式ATS架构研究

自动测试系统ATS通用化是测试与诊断技术的重要发展方向,直接决定了系统的设计维护成本、技术寿命和测试诊断性能。现有的通用ATS主要采用集中式系统架构,系统维护成本和难度较高,信息互通性和通用化程度不理想。针对集中式ATS架构的局限性,设计并验证了一种基于自动测试标记语言ATML标准集、以网络为中心的分布式通用ATS架构。经验证演示实验,该架构较好地解决了仪器和系统的互换性问题,并通过发掘仪器的智能性,缓解了网络的延时问题和带宽压力,对构建通用ATS具有重要工程意义。     

箭载无线传感器网络动态业务分配方法研究

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,为实现箭上无线传感器节点业务动态变化场景下的信道资源无冲突分配,提出了一种基于优先级的动态业务分配方法——基于优先级的动态占空比节能位图辅助MAC协议(PD-EBMA)。主要思想是利用位图辅助适应业务量的动态变化、搭载预约的方式减少控制信息开销、背包算法提高信道利用率和降低时延,以及在流量较小时延不敏感的场景中使用动态占空比的思想降低能量开销。仿真结果表明:相比传统固定时隙的分配方式,PD-EBMA可以大幅提升网络灵活性,同时能耗和时延特性也得到显著改善。     

在箭载电气系统应用中对IEEE1588同步协议的研究与改进

箭载电气系统网络需要进行严格时钟同步。在分析箭载环境对时钟同步协议影响的基础上,从主从延迟、报文交换流程、时钟校正算法等方面对IEEE 1588V2.0时钟同步协议进行了研究与改进,使用了透明时钟并提出了滑动时窗的老化滤波算法来对从时钟相位偏移和频率偏移进行校正。在Simulink中使用Simevents工具箱搭建了箭载网络模型,对简化网络拓扑、单机内部模块进行了建模,完成了对改进IEEE 1588同步协议的仿真验证与定量分析,为指导工程实践提供了有力支持。     

新一代综合型空管模拟训练系统总体架构探讨

引言 随着我国航空事业的迅猛发展,空中交通流量的急剧增大．对空管自动化系统功能、性能需求越来越高的同时．对管制员和技术维护人员的要求也越来越高。民航在短期内不仅需要对急剧增加的新管制员进行管制技能和设备的培训,同时对老管制员也需要进行各种特殊空情的训练、对技术维护人员进行设备维护、突发状况的演练,     

一种星地协同的路由协议处理架构方案

在基于IP路由交换的卫星网络中,由于受宇航级器件能力限制,大规模路由协议的处理往往成为制约网络规模的瓶颈.针对这一问题,在分析IP网络中协议数据包特点的基础上,设计了一种星地协同的路由协议处理架构方案.方案设计了新的IP路由处理架构和业务流程,增加了IP数据包的星地协同处理机制,在少量改动现有载荷设计的前提下实现对IP包的识别与分类,通过专用星地链路实现将路由协议数据包发送到地面处理.测试结果表明,相比传统处理方案,星地协同的路由协议处理架构方案当路由条目数相同时,在路由收敛时间上可体现出巨大优势;当收敛时间相同时,收敛的路由条目数极大提高.该方案突破了目前卫星IP网络的规模瓶颈,极大提升了网络规模的上限,在大规模星地协同组网、一体化网络架构中具有较高应用价值.     

运载火箭多体动力学建模与仿真技术研究

针对新一代运载火箭结构动力学与控制系统耦合强烈、严重影响火箭的飞行稳定问题,提出一种基于多体动力学虚拟样机建模与仿真的方法,有效解决运载火箭姿态动力学模型地面难以验证的困难。首先阐述了在运载火箭姿态动力学分析中应用多体虚拟样机的基本思路;然后对多体动力学模型与传统火箭姿态动力学模型在建模原理上的差异进行分析,指出引入多体仿真技术的意义;最后针对新一代火箭,提出并实现一种多体虚拟样机建模方法,仿真并验证了新一代火箭姿态控制模型与控制参数设计的正确性。本文的研究表明,航天器系统设计中常遇到复杂的动力学耦合问题,采用多体动力学虚拟样机仿真是一种行之有效的方法。     

箭上电磁环境检测接收天线研究

针对目前运载火箭舱内电磁环境愈发复杂且没有有效的测量手段的问题,研制了一种超宽带无源小型化接收天线。该天线采用多个整形单极子的方式拓展带宽并达到小型化目的。接收天线的测量频率范围覆盖500 MHz～6 GHz,尺寸约为60 mm×60 mm×100 mm。通过加入低噪声放大器,使可测量的最低电场强度不高于1 mV/m。由于多个整形极子天线存在相互干扰情况,因此接收天线在频率响应上与理论值存在差异,该差异可以通过校准进行消除。通过数值仿真和样机试验测试,该天线系统的测量能力良好,符合设计预期。将该接收天线应用装载在运载火箭舱内,可以对目前已知的箭上无线系统发射频段进行有效测量,对飞行过程中箭上真实电磁环境的确认、舱内电磁兼容设计、箭地无线链路设计具有重要作用。     

屡创佳绩的前苏联/俄罗斯运载火箭

1957年8月27日,前苏联塔斯社发表了一则轰动全球的公告:8月21日,世界上第一枚多级远程弹道火箭向太平洋进行全程发射试验成功。公告宣称,火箭试验进展顺利。经过短时间的远距离飞行之后,火箭在预定区域降落,完成了一次前所未有的飞行。一个半月后的10月4日又传来了振奋人心的消息:卫星号运载火箭把世界上第一颗人造地球卫星送入了预定轨道。要探索太空,把航天器送入轨道,离不开航天运载工具。世界上目前使用的航天运载工具均为运载火箭,其中大部分是一次性使用的,只有美国和前苏联研制出了可部分重复使用的航天飞机。运载火箭被称作是通往太空的“天梯”,而前苏联/俄罗斯在这一领域具有超强的实力。前苏联不仅是世界上第一个用火箭成功发射人造地球卫星的国家,它在航天领域创下的多项第一和其它辉煌业绩也都与其运载火箭的卓越表现密不可分。有很多年,前苏联的航天发射次数稳居世界第一。前苏联/俄罗斯的运载火箭分为多个系列,用于满足不同的发射需求。     

固液捆绑运载火箭测试发射特点及展望

长征六号甲是我国首型采用固液捆绑构型的中型低温动力运载火箭,文章简单介绍了该型火箭测试发射任务执行基本情况,总结分析了火箭在发射场执行测试发射任务的技术特点、流程特点、任务保障特点及应对措施。提出基于固液捆绑火箭的快速测试发射技术发展方向,分析了火箭新技术应用、测试发射流程优化、发射场能力建设等方面的发展需求,为型号研制工作及发射场测试发射能力提升提供有益参考。     

多UCAV协同中基于协商的分布式任务分配研究

针对多无人作战飞机（UCAV）分布式协同任务分配问题展开研究。在对多UCAV任务分配问题进行分析的基础上，提出了基于市场协调机制的多UCAV分布式协同任务分配体系结构，设计了能够支持不同自主能力UCAV的任务控制模型，各UCAV在分布式计算的基础上进行相互协商实现动态任务分配。通过综合采用买卖合同、交换合同和聚类合同三种协调机制，实现了多UCAV协同作战中的分布式任务分配。仿真实验结果表明，基于协商的分布式任务分配方法能够快速有效地实现对态势变化的反应，对于解决作战过程中的动态任务分配具有突出优势。     

可重复使用运载器结构健康监测技术研究进展

系统梳理了国内外针对可重复使用航天运载器开展的结构健康监测技术研究工作情况,并针对其中的关键技术问题,包括热防护系统连接松动检测、低温贮箱健康监测、结构冲击监测、在轨试验验证进行了详细讨论,总结了国内外的研究现状、技术能力以及发展趋势,指出了结构健康监测系统实际部署中的技术需求,为今后可重复使用运载器结构健康监测系统的实际应用提供借鉴。     

运载火箭电气产品低气压环境适应性设计研究

运载火箭生命周期内会经历低气压环境,该环境会引发电气产品一系列不利的、具有破坏性的环境效应。因此,电气产品在方案设计时应考虑低气压环境适应性问题。对运载火箭电气产品典型低气压环境效应及对应的设计措施进行了研究,提出了可行的低气压环境试验考核方法,形成了较为系统的运载火箭电气产品低气压环境适应性设计方法。该方法可为运载火箭电气产品低气压环境适应性设计提供参考。     

一种分布式航天器综合电子系统设计

以综合电子系统层次模型为基础,提出并实现了一种分布式航天器综合电子系统设计方案。该方案以标准通用硬件模块、ASIC芯片、分层总线体系结构和空间通信协议体系作为基本的技术支撑,采用分布式的协同和并行处理,既可以提升信息网络服务能力和信息计算处理能力,也可以实现硬件模块和资源的共享及任务迁移和系统重构。在航天器上的应用表明:此方案可有效提升综合电子系统的运行效率及任务处理能力,增强综合电子系统对故障的容忍和处理能力,也能够显著提高综合电子系统的研制效率和产品化程度,使综合电子系统为构建高可靠、智能化的航天器提供所需的技术保障。