一种组合磁钢叠加磁场洛伦兹力磁轴承设计方法

针对现有洛伦兹力磁轴承功耗较高、工作气隙磁场非均匀性问题,提出一种基于组合磁钢叠加磁场的新型洛伦兹力磁轴承设计方法。首先建立了传统洛伦兹力磁轴承电磁力矩模型,揭示了洛伦兹力磁轴承功耗和控制精度与其磁场性能之间的对应关系。在此基础上,引入了磁场强度均值和磁场均匀度的概念,并以此为依据设计出一种轴向整环充磁磁钢与径向分块充磁磁钢组合工作的新型方案。其中轴向充磁磁钢产生主磁场,保证工作气隙周向均匀性,辅助以径向充磁磁钢,使磁场主要聚集在工作气隙处。相比现有洛伦兹力磁轴承,在相同尺寸约束条件下,新型洛伦兹力磁轴承径向磁场均匀度提升了8.7%,磁场强度提升了51.8%,周向磁场连续性显著提高。仿真结果表明,新型洛伦兹力磁轴承可以有效降低功耗、提升控制精度,研究成果可为研制超高精度磁悬浮惯性机构提供一条新的技术途径。     

一种使用磁力矩器管理双自旋航天器角动量的方法

针对一种新型采用双自旋设计进行对地遥感任务的航天器，提出了一种使用磁力矩器对旋转载荷角动量进行管理的方法。使用旋转载荷固连正交安装的三只磁力矩器，在旋转过程中连续输出周期性变化的磁矩，使自转一周过程中产生的合角动量方向仅沿自转轴方向，避免在其他两轴方向产生角动量累积。该方法在工程上可行性好，仿真结果表明旋转载荷角动量持续保持在期望值附近，不随时间累加。     

Magnetic trapping in orbit

A toroidal solenoid in orbit can represent a magnetic trap for bodies carrying dipole moment. We find the dependence of the trap dimensions on the electrical parameters and the orbit height. There is no trap if the solenoid radius exceeds a certain value. Various trap dimensions are calculated for a non-spinning space station in Earth or Sun orbit. The trap dimension is nearly independent of the solenoid orientation so that the solenoid may be fastened to the station rigidly. If the solenoid radius is in the range of some meters, the trap dimension is one order of magnitude greater for a distant Earth orbit and two orders of magnitude for an orbit around the Sun at distances of the order of one AU. The calculations are performed for a non-superconducting solenoid. The trap can be used for simplifying the docking on of maintenance vehicles or building modules, as safety mechanism for crewmembers working in outer space, and for the collection of paramagnetic or ferromagnetic dust stopped by mechanical means.     

Magnetic Storms in October 2003

Preliminary results of an analysis of satellite and ground-based measurements during extremely strong magnetic storms at the end of October 2003 are presented, including some numerical modeling. The geosynchronous satellites Ekspress-A2and Ekspress-A3, and the low-altitude polar satellites Coronas-F and Meteor-3M carried out measurements of charged particles (electrons, protons, and ions) of solar and magnetospheric origin in a wide energy range. Disturbances of the geomagnetic field caused by extremely high activity on the Sun were studied at more than twenty magnetic stations from Lovozero (Murmansk region) to Tixie (Sakha-Yakutia). Unique data on the dynamics of the ionosphere, riometric absorption, geomagnetic pulsations, and aurora observations at mid-latitudes are obtained.     

Magnetic launching in outer space

We examine the idea of accelerating a space ship, carrying a magnetic dipole moment, in a long inhomogeneous magnetic field. It is shown that it is technically possible to impart a mass of 10 tons a speed greater than the escape velocity of the solar system. We consider the flow of energy and give a rough calculation of the main parameters of the launching device. The device can be used continually and can decelerate a spacecraft with dipole moment equally well.     

基于磁力矩定向阻尼特性的卫星姿态磁控制

根据磁力矩在地磁场中的定向阻尼特性，提出了磁控重力梯度和有阻尼器的非重力梯度卫星姿态控制律。给出了卫星姿态运动方程，并证明采用两种方法控制卫星姿态的稳定性。根据地磁场强度变化规律选择控制系数。理论分析和仿真结果表明，基于磁力矩定向阻尼特性的卫星姿态磁控制方法简单、精度较高。     

金属的磁脉冲加工技术

简要阐明了金属磁脉冲加工的基本原理与特点,分析了金属磁脉冲加工方法的工艺可行性,论述了建立在胀形、缩形、平板加工三种基本过程中的加工工艺工序以及加工过程中的影响因素,介绍了金属磁脉冲加工设备的基本构成、相关工艺装备及其提高经济效益的途径。     

基于磁路法与等效热网络法的航天 永磁同步电机设计与仿真

针对航天永磁同步电机方案初步设计耗时长、过度依赖商业软件的问题,基于磁路法和热网络法,提出了一套方案设计阶段航天永磁同步电机磁热性能快速预估与仿真方法。给出了定子内径、定子外径、铁芯长度、匝数等关键参数的取值准则,建立了包含36个节点集总参数热网络模型,并以端部绕组为例给出了热平衡方程的详细推导过程。通过与成熟商业软件对比,其电磁计算最大误差出现在电流有效值上,偏差值为607%;与样机实测值对比,绕组温升最大误差为73%,满足方案设计阶段预示精度要求,为方案设计阶段航天永磁同步电机快速性能预估提供有力支撑。     

螺旋波等离子体推进器磁场仿真

推进工质电离、加速、喷出过程以及电羽流的污染控制等都与磁场密切相关。磁场位形的仿真设计对于提高螺旋波等离子体推进器的性能至关重要。基于等效磁荷方法建立了专门针对螺旋波等离子体推进器的三维磁场仿真模型, 计算出圆柱形与圆环形铷铁硼(Nd-Fe-B)永磁体组合产生的磁场位形及磁场强度分布特征。该模型为改进电推进器实验方案提供必要的参考和指导;通过大量仿真计算与分析, 从大量的磁铁构型方案中优选出合适的磁铁构型, 可以缩短螺旋波等离子体推进器的实验周期, 降低成本, 加快电推进器的研发进度。     

磁悬浮飞轮优化设计与实验

针对在轨磁悬浮飞轮转子系统,考虑发射主动段振动工况,提出一种基于灵敏度分析的多学科优化设计方法。通过比较分析内、外锁紧方案对锁紧状态飞轮转子系统共振频率的影响,得到了较优的抱式外锁紧方案。在此基础上,对飞轮转子进行灵敏度分析,并选择高灵敏度结构参数作为优化设计变量。考虑其结构强度、转动惯量、控制性能、自由状态和锁紧状态一阶共振频率,以飞轮转子质量最小为优化目标,利用序列二次规划法对其进行多学科优化设计。优化结果表明,在满足发射振动工况下,飞轮转子极转动惯量与质量的数值比达到最大为0.0070,比初始值0.0064提高了9.4%。该优化方法提高了飞轮转子设计的可靠性和效率,其首次在轨实验成功对我国磁悬浮飞轮空间应用具有重要意义。     

Multipole Models of the Earth's Magnetic Field

To develop a mathematical model of rotational motion of an artificial satellite about its center of mass under the action of various forces (magnetic, Lorentz, etc.) caused by the geomagnetic field, it is necessary to know the induction of the Earth's magnetic field (EMF) as a function of the radius vector of a given point in the near-Earth space. Because the EMF possesses a complex structure and the above-mentioned functional dependence is unavailable in explicit analytic form, a set of approximate models of the EMF should be used. The simplest such model—a right dipole (aligned with the axis of rotation)—does not enable one to reveal in detail the influence of diurnal EMF rotation on the rotational motion of a satellite. The next EMF approximation—an inclined magnetic dipole—does not suffer from the above-mentioned drawback. However, it is shown that not all corrections to the magnetic induction of the EMF of the same order of magnitude are taken into account in the course of transformation from the model of aligned dipole to the model of inclined dipole. So, to develop the EMF model accurately accounting for the absence of axial symmetry of the EMF with respect to the axis of diurnal rotation of the Earth, in general, the effect of the quadrupole component of the geomagnetic potential on the EMF induction (and, probably, even the components of higher orders) must be taken into consideration. By using the International Geomagnetic Reference Field IGRF-2000, the multipole models of the EMF, corresponding to quadrupole, octupole, and higher-order approximations, were constructed and studied in this work. The EMF potential is expressed in terms of its multipole tensors. As a result, projections of the induction and induction gradient of EMF in the center of mass of the satellite onto the axes of the orbital coordinate system can be written in convenient and concise form. The expressions for the first four multipole tensors through the known geomagnetic constants are found. A method for estimating the reliability of these models is put forward, and the regions of applicability of the quadrupole and octupole models are drawn on the plane of orbital parameters.     

50Nms磁悬浮反作用飞轮转子优化设计方法的研究

介绍了一种额定工作转速为-5000rpm-5000rpm，额定角动量为50Nms的五自由度磁悬浮反作用飞轮。利用多学科设计优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS，通过序列二次规划法对飞轮转子进行了多学科设计优化研究：以转子质量为优化目标，以转子、静力学、共振频率、转子动力学、角动量、几何尺寸等多学科要求同时作为约束条件进行了优化设计。结果表明，通过多学科设计优化，在满足设计要求的同时，使转子重量达到了最小化（4．09kg），提高了设计效率和设计质量，在航天器姿态控制系统的设计中具有现实意义。     

National Most Powerful Magnetic Torque Gererator Developed Successfully

<正>The Beijing Institute of Control Engineering(BICE),a subsidiary of CAST developed the national most powerfu magnetic torque generator of 3200Am2(amp square meter)recently.The magnetic torque can be used by large spacecraft for attitude control.     

载人深空长期飞行辐射粒子的磁场防护探讨

简介了空间辐射环境中的银河宇宙线和太阳质子事件及其对航天员的辐射危害;根据辐射危害防护需求,比较了磁场偏转、电场抵消和等离子体偏转3种防护方法的原理和优缺点;对载人火星探测选用的磁场防护方法进行了初步分析和数值仿真。分析表明:偏转200 MeV能量以下的质子,须在航天器上建造半径2.04km,质量2240kg,通过电流1600A的环形线圈。此方法可以使进入航天器舱室的宇宙线粒子总通量降低3个数量级,能显著地降低空间粒子对航天员的危害。分析结果可为载人深空飞行项目的任务规划、载人飞船设计、辐射危害评价防护措施的制定等提供参考。     

地磁传感器在自旋导弹惯测组合中的应用研究

为了提高自旋导弹控制的性能,采用自旋导弹的惯测组合来扩充实时测量导弹在飞行过程中运动状态的能力。由于目前速率陀螺的量程和精度都不能满足测量自旋导弹大旋转速度的需求,因此在惯测组合中用地磁场传感器代替速率陀螺来测量绕弹体纵轴的角速度。本文主要利用地磁场传感器组合对自旋导弹滚转角、滚转周期的确定原理及工程可实现性进行研究,给出了采用敏感轴分别在弹体坐标系Oy1和Oz1方向的2个地磁场传感器实现自旋角速度测量的结构设计,分析了产生奇异的条件和地磁场传感器惯测组合的可行性,推导了利用地磁场传感器实现滚动角和滚动周期测量的计算公式和计算流程,对所研究的结果通过了实物试验验证。     

用于数字磁记录器的差错控制技术

为满足我国未来大容量对地观测卫星数据记录的需求。要求磁记录器具有大容量、高码速率、高可靠性的特点。文中介绍了一种应用于磁记录器的差错控制方法 ,在系统传输率达到2 6 0 Mb/s的码率下加入差错控制电路后 ,可以大大提高系统的纠错能力。提供了原理、实现方法以及相关数据     

PPK信号自同步磁带记录

介绍一种新的PPK信号磁带记录技术,其新颖点在于实现了PPK信号和同步解调时钟在同一磁道上记录,彻底消除磁带扭斜对PPK信号磁带计测精度的影响,并且在磁带抖动影响下获得4‰的精度     

无陀螺磁控小卫星的大角度姿态捕获研究

为了解决无陀螺磁控小卫星的姿态稳定和捕获问题,本文针对偏置稳定的主动磁控小卫星姿态控制平台,基于磁控力矩的时间累积作用效果等效卫星角动量增量的规律,设计了一种仅利用角度反馈的卫星大角度磁捕获控制律。通过仿真和卫星在轨实测的验证,证明该方法具有良好的收敛效果和鲁棒性,工程实现简单,可靠性高,适用于中低轨道的通信小卫星。     

磁悬浮飞轮技术及其应用研究

针对目前卫星上使用的滚珠轴承动量飞轮的不足,概要介绍了磁悬浮飞轮的优点及其分类。首先综述了应用于卫星姿态控制执行机构的磁悬浮飞轮的发展历史与研究现状,重点分析了磁悬浮飞轮的主要关键技术。其次阐述了两轴主动控制型磁悬浮飞轮应用于卫星姿态控制的适应性,较为全面的介绍了我们在磁悬浮飞轮技术研究上的工作与进展。最后展望了磁悬浮飞轮技术未来应用的发展方向,针对我国空间技术发展的实际需求提出了目前应重点研究的方向。     

磁脉冲加工的物理基础及计算方法

简要介绍了磁脉冲加工的物理基础及此加工方法的优点和工艺局限性。描述了设备的工作过程及主要构件的功用,针对毛坯变形过程的力学特性的计算、磁脉冲设备的选择、感应系数的选择、感应器及设备放电需要能量的计算,详细介绍了磁脉冲加工过程的工程计算方法,该方法综合了试验研究和各种方法使用的经验,具有很强的实用性。