高速再入飞行试验再入条件优化设计

飞行器返回再入时将经历极高的气动热环境,因此深空探测返回飞行器,尤其是载人飞船需要通过实际飞行试验验证相关性能,为降低成本和研制风险,通常采用大再入角和相对第二宇宙速度较低的再入速度进行飞行试验。为获得能实现高热流密度验证的最小能量再入任务方案,采用优化设计手段对飞行试验的再入角和速度以及倾侧角控制进行设计,经仿真分析表明,优化结果可达到飞行试验要求的热流密度,并可将再入速度需求降低约2．1 km／s。     

Logistics Transportation for Space Station Support

Logistics support of a long duration space station will dictate a high degree of space flight activity to rotate personnel and transport supplies and equipment. Systems characteristics and mission requirements for space station logistics have been analyzed within the context of a broad spectrum of space missions. Preliminary concepts for a space shuttle system (space transportation) have been developed. This system can support not only a space station program, but a wide variety of space missions for both NASA and the DOD.     

Space operations and the human factor

The effects of human error on aviation and space flight are discussed and the role of human factor engineering in aviation and aerospace safety is examined. Specific areas discussed are docking and extravehicular activity; quantification of human capacity for space station design; and measurement of habitability, workload, and task analysis.     

低速风洞飞行器模型编队飞行绳系并联支撑机构

设计了一种用于飞行器双机编队飞行的风洞试验模型绳系并联支撑机构,模拟在周边有障碍物的有限空间通道中的飞行运动。以直升机为例,根据工况参数设计了双绳牵引并联机构作为飞行器模型的支撑,建立了基于可移动的滑轮铰点与直升机模型编队协同飞行的运动学模型,对系统的静刚度进行了分析,并通过试验验证了旋翼转动对该绳系支撑系统动刚度的影响,给出了在有限空间通道中模拟双机编队飞行与着陆过程中绳与绳之间、绳与模型之间的干涉算法,并对该支撑机构的绳系结构进行了干涉分析。结果表明,所设计的支撑机构能有效解决模拟飞行器模型双机编队在有限空间中飞行运动时的支撑干涉问题,而且系统刚度达到低速风洞试验的稳定性要求,是低速风洞中支撑飞行器模型进行编队飞行试验的有效解决方案。     

适合航天飞机应用的星体跟踪器

本文推导了航天飞机采用新型探测器件——电荷耦合器件CCD（ChargeCoupled DeVices）组成的星体跟踪器进行姿态稳定的公式。并提供一种适合航天飞机应用的星体跟踪器原理样机。     

飞行仿真系统的建模与验证

主要介绍了模型的研究领域和定义，并以飞行模拟器飞行系数数学模型为例，说明了实际－理论模型－计算机模型的建立过程，以及飞行系统的建模、编程、数据的选取及预处理等对飞行模拟器逼真度的影响。     

临近空间飞行器推进系统预冷器关键技术

临近空间由于其在现代战争中的重要战略意义已成为各国航空航天领域的研究重点,高超声速飞行器更是国家临近空间军事实力的一个重要标志。由于吸气式高超声速飞行器具有较高的飞行高度与马赫数,预冷技术已成为高超声速飞行器推进系统中的一项关键技术,而高性能预冷器设计是预冷技术的一个重要研究方向,预冷器的可靠性与流动传热特性是预冷系统的重要影响参数,对于紧凑、高效、高可靠性先进预冷器的研究具有十分重要的意义。基于目前公开的临近空间高超声速飞行器的主要动力形式及其对预冷技术的刚性需求,对预冷器设计中的关键技术与发展方向做了详细的阐述。     

Space motion sickness and stress training simulator using electrophysiological bio-feedback

An important problem seen in manned spaceflight is the nausea that appears regularly during the three first days of the flight, and that disappears after five days. Methods of detecting ruptures in electrophysiological signals are studied in order to lower susceptibility to space motion sickness through biofeedback training, and for the early detection of nausea when using extra-vehicular activity equipment. A simulator will allow the subject to control functions of his body and to use biofeedback to control space motion sickness and stress.     

Design and experimental study of a new flapping wing rotor micro aerial vehicle

A three-wing Flapping Wing Rotor Micro Aerial Vehicle (FWR-MAV) which can perform controlled flight is introduced and an experimental study on this vehicle is presented. A mechanically driven flapping rotary mechanism is designed to drive the three flapping wings and generate lift, and control mechanisms are designed to control the pose of the FWR-MAV. A flight control board for attitude control with robust onboard attitude estimation and a control algorithm is also developed to perform stable hovering flight and forward flight. A series of flight tests was conducted, with hovering flight and forward flight tests performed to optimize the control parameters and assess the performance of the FWR-MAV. The hovering flight test shows the ability of the FWR-MAV to counteract the moment generated by rotary motion and maintain the attitude of the FWR-MAV in space; the experiment of forward flight shows that the FWR-MAV can track the desired attitude.     

基于GA的民航飞机水平航线动态寻优算法

目前的机载飞行管理计算机系统 (FMCS)在进行飞行优化时 ,视航路为固定常量。这与自由飞概念是相斥的 ,而且也制约了对空域和GPS等技术的充分利用。水平航线的动态实时优化是解决该问题的根本方法。本文首先研究了该优化问题的数学建模 ;然后针对普通寻优算法耗时颇巨的缺点 ,提出了基于一种改进的遗传算法 (GA)的航线动态优化算法 ;最后给出了部分仿真实验结果以评估此算法的性能。     

微波空间定位系统及在飞行试验中的应用

介绍“微波空间定位系统”及其在飞行试验中的应用，该系统达到的定位和测速精度与电影经纬仪相近，比雷达高，便携式的ＫＤＣＣ系统，体积小，重量轻，使用维护简单，是一种具有高经济效益的飞机航迹测量系统。该系统可用于飞机性能，操稳和系统试飞的测试，也可推广用于某些制导武器的弹道测试。已成功地在飞机的飞行试验中应用。该系统的研制成功，将为提高校准精度，降低试飞成本提供一种有效的手段。     

Space, security in the forefront

The Washington Watch column reports on President Bush's recently announced human space flight program, which includes new policies for returning the shuttle to flight, finishing the International Space Station by 2010, and developing a new space vehicle to return to the Moon; challenges in the airline industry; and selection of a helicopter for use by the President.     

航天任务计划工作模式研究

地面采用何种方式来调度运行任务系统并对航天器实施控制,是飞行控制中心面临的一个重大问题。本文针对航天任务的特点,提出了采用计划工作模式的思想与方法。首先论述了采用计划工作模式的理论依据,然后探讨了计划工作模式的基本概念、特点和要求,阐述了航天任务计划工作模式的基本内容,最后讨论了计划工作模式的关键技术以及采用计划工作模式实现飞行控制自动化的可能性。     

飞行失控的向量空间建模与应用研究

为对飞行失控进行分析,研究了采用决定性参数分析飞行安全状态的方法。建立了安全飞行向量空间,并划分为5个包线子空间,将飞行包线转化为相同形式。采用安全性函数表示飞行失控深度,确定安全面并求解飞行失控发生时间的研究方法。对一次飞行事故进行了研究,结果表明,该方法能够对飞行失控进行定量分析。     

超声速飞行器鼻锥空间气动热特性数值研究

采用STAR-CCM+软件,用经过验证的湍流模型和方法,模拟空间(0~46km)环境中鼻锥模型在超声速飞行状态下的气动热特性,讨论了地面高焓风洞与空间飞行环境的区别.主要区别表现在如下3个方面:1要达到一定的滞止点温度,地面高焓风洞热环境依赖于超声速气动热与电弧加热的耦合作用;2在相同滞止温度的工况下,地面高焓风洞实验使得整个鼻锥实验件壁面都暴露在高温气流下,而空间飞行气动热主要集中在滞止点附近;3在相同滞止温度的工况下,空间飞行器的滞止区压力远远低于地面风洞实验压力.数值模拟揭示:相同来流马赫数下,随海拔高度增加,真实空间飞行条件下鼻锥滞止压力持续降低,而滞止温度则先下降然后升高;在同一空间高度下,随着来流马赫数增大,滞止温度和压力均呈抛物性增长,同时激波位置逐渐靠近前缘壁面,滞止区激波层变薄,但当来流马赫数高于4之后这种趋势将不再明显.     

基于速度增量的空间绳系机器人中距离逼近过程最优轨迹规划

针对空间绳系机器人中距离逼近过程最优轨迹规划问题,提出了基于速度增量的多目标逼近轨迹优化方法,优化指标为总速度增量及逼近时间。首先建立逼近过程相对动力学模型及最优逼近轨迹优化模型,然后利用改进型非劣分类遗传算法得到相对逼近距离1.5 km内逼近轨迹的Pareto最优解。仿真结果表明,该方法可以揭示空间绳系机器人逼近距离1.5 km内逼近时间、燃料消耗、相对目标的面内视界角及速度增量次数之间的相互关系,能满足针对不同任务需求提供相应最优轨迹的要求。     

OSIRIS-REx Flight Dynamics and Navigation Design

OSIRIS-REx is the first NASA mission to return a sample of an asteroid to Earth. Navigation and flight dynamics for the mission to acquire and return a sample of asteroid 101955 Bennu establish many firsts for space exploration. These include relatively small orbital maneuvers that are precise to ～1 mm/s, close-up operations in a captured orbit about an asteroid that is small in size and mass, and planning and orbit phasing to revisit the same spot on Bennu in similar lighting conditions. After preliminary surveys and close approach flyovers of Bennu, the sample site will be scientifically characterized and selected. A robotic shock-absorbing arm with an attached sample collection head mounted on the main spacecraft bus acquires the sample, requiring navigation to Bennu’s surface. A touch-and-go sample acquisition maneuver will result in the retrieval of at least 60 grams of regolith, and up to several kilograms. The flight activity concludes with a return cruise to Earth and delivery of the sample return capsule (SRC) for landing and sample recovery at the Utah Test and Training Range (UTTR).     

载人航天器显示仪表展望

根据９０年代的先进技术展望载人航天器显示仪表的未来发展。在简单回顾现有航天器仪表之后,介绍９０年代有代表性的先进的波音７７７飞机座舱仪表。接着讨论彩色液晶平板显示仪、大屏幕显示仪与玻璃座舱等９０年代的先进技术,并提出由计算机统一管理的带自然语言输出的仪表,以发挥航天员听觉的作用和减轻航天员的视觉负担。     

A Program Plan for Earth Orbital Space Astronomy

Manned space flight offers the opportunity to couple the astronaut /scientist's ability to select and process data and to calibrate, modify, and repair instruments with the vantage point for astronomical observations provided by a platformlocated above the Earth's atmosphere. The role which manned space flight may play in the 1970-1990 time period in meeting astronomy research needs is examined. The instruments and facilities that appear feasible for that period are described.     

民机极限飞行状态的动态气动力试验与建模

飞行失控是造成民机灾难性航空事故的重要因素,飞行失控中飞机难以避免超出正常飞行包线范围,进入具有复杂非线性和非定常动态气动特性的极限飞行状态。本文开展典型民机布局飞机极限飞行状态的动导数、大振幅试验,对大迎角动态气动力的参数影响规律以及非线性、非定常特性进行分析和建模。结果表明,在飞机失速到过失速区域,飞行姿态快速变化过程中动态气动力的非线性和非定常特征显著;在动导数试验和建模中,考虑运动角速率的影响,可以预示气动力非线性的迎角范围,并捕捉到关于飞机动稳定性演化的关键特征;利用Goman-Khrabrov状态空间模型结合大振幅试验,可以确定模型中表征非定常特征的关键时间常数,获得特定极限飞行状态运动中的非定常动态气动力特性。研究方法和结果为开展民机极限飞行状态的动态气动力风洞试验设计与建模提供了一个可行途径,能改进飞机飞行失控预防、极限状态改出、飞行模拟训练和飞行事故分析等。