分离模块化航天器系统评估和优化设计研究

对分离模块化航天器系统评估和优化设计进行了研究。定义分离模块航天器的成本与价值,建立成本模型、价值模型和不确定性模型。考虑模块的物理约束、功能约束和用户需求对功能组件进行模块设计,并在发射运载能力内制定航天器的模块组合发射方案。按航天器生命周期流程对生命周期的模块研制、发射运载、在轨操控三个阶段中考虑不确定性因素影响的风险成本和功能模块的价值收益进行计算,得到分离模块航天器生命周期内的总成本、总价值收益和净现值(NPV)。用蒙特卡罗方法分析不同不确定性因素的分离模块航天器的成本与价值分布。设定优化目标和优化条件,用遗传算法优化分离模块航天器设计方案,提高分离模块航天器的投入产出比。     

分离模块航天器关键技术分析

分离模块航天器的技术特征为＂功能分解、结构分离、无线联接、编队飞行＂。美国国防部高级研究项目局（DARPA）战术技术部于2007年将分离模块航天器遴选为正式研发项目予以投资发展,命名为F6系统。     

美国航空航天局机器人在轨加注任务简析

<正>美国航空航天局(NASA)2018年6月20日报道,其机器人在轨加注任务(RRM)在肯尼迪航天中心完成了第三阶段一系列关键试验,为后续在"国际空间站"演示验证、应用相关技术奠定了基础。广义上的在轨加注,是指通过直接传输或模块更换等方式的在轨操作,使目标航天器具有正常的推进系统功能。美国一直致力开发机器人在轨燃料加注技术与能力,该项技术成熟后,有望增强航天器在轨机动能力,延长其寿命,并为后续"重     

模块航天器间激光无线能量传输系统方案设想

模块化航天器是未来航天器发展的重要方向,模块航天器之间的能量传输是实现模块化功能应用的关键技术。文章针对模块化航天器系统能量分配需求,对无线激光能量传输技术进行了研究。阐述了无线激光能量传输系统的功能组成,建立了系统框架模型,分析了系统的关键技术,并对系统各组成模块进行了初步设计。在此基础上对激光传能系统进行了试验验证,获得了理想的光电转换效率。文章的研究成果可为我国模块航天器的发展提供技术支持。     

低温推进剂集成管理技术的发展与启示

低温推进剂集成管理技术(IVF)是实现上面级等航天器长期在轨的新技术思路。通过将液氢液氧长期在轨产生的蒸汽与内燃机技术结合,实现贮箱增压、排气、姿控、沉底、发电功能一体化,减小航天器系统质量,增强任务灵活性。回顾了IVF模块设计的发展过程,探讨了IVF的技术优势,与燃料电池技术、蒸发量控制技术对比分析了IVF技术的使用范围及不足,提出了研究气氢气氧内燃机技术、IVF模块方案设计、系统仿真等关键技术的建议,并展望了其应用前景。     

航天器多功能结构的研究现状及其应用前景

减轻航天器的质量是21世纪航空航天技术发展的战略目标之一，发展多功能结构是实现轻质化，降低成本的重要技术手段且为航天器的设计提供了一种新的方法。多功能结构的核心是传统的机箱、电缆和连接器被柔性系统取代，印制配线板等航空电子设备被缩减为多芯片模块，并运用协作工程学的方法，把电的功能和热控制功能集成到航天器的壁（板）结构中。本文对国外先进复合材料多功能结构的研究现状进行了总结和评述，阐述了多功能结构的概念，基本组成以及各种类型多功能结构的特点及适用范围，并对复合材料多功能结构的应用前景和有待解决的问题进行了讨论。     

纳米材料在航天器上的应用前景

文章综述了国内外纳米材料(如碳纳米管,SiO2,TiO2)在航天器上的潜在应用。首先介绍了在航天器领域具有应用潜力的纳米材料及其复合材料,然后从结构和功能材料等方面对在航天光学遥感器上的应用前景做了分析。     

航天器智能结构与先进传感技术

为满足新一代航天器全生命周期参数测量和结构健康状态评估需求,智能结构成为近年来研究热点。基于国内外在航天器智能结构与先进传感技术领域的研究进展,提出构建一套航天器智能结构监测与健康评估系统。首先介绍系统组成,阐述工作原理,然后重点讨论适合在智能结构中应用的传感技术及其发展趋势,如光纤传感技术、微纳传感技术、柔性传感技术、分布式传感网络技术等。未来,智能结构监测与健康评估系统的应用将在保证高性能航天器安全性、可靠性、稳定性和生存力上起到至关重要的作用。     

激光无线能量传输在轨应用方法

根据分离模块航天器系统特点和任务需求,结合无线能量传输的技术能力和水平,开展激光无线能量传输在分离模块航天器系统中应用方法研究,设计了一种基于激光相控阵技术的多光束激光能量发射天线以及由其组成的激光无线能量系统方案,包括航天器编队、能量转换、激光发射等方式,对未来的激光能量传输的在轨应用具有参考价值。     

航天器预测与健康管理技术研究

从研究进展、体系结构和关键技术三方面概述了航天器预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技术。概括了国内外航天器PHM研究进展,总结了PHM通用方法体系和逻辑分层、视情维修等通用性PHM体系结构,在此基础上提出采用星地协同三级闭环的模式构建卫星PHM系统;结合航天器技术特点,分析了航天器PHM各个功能层级的关键技术,并对我国航天器PHM技术的发展提出了建议。     

航天器部件真空检漏试验管理系统的设计

航天器部件真空检漏试验管理系统是航天器件特殊环境试验管理系统的一个重要组成部分。文章根据航天器部件真空检漏试验管理的需求,结合软件设计开发流程规范,对试验技术流程进行了分析,设计出系统总体框架和功能模块:系统总体框架分为数据资源层、业务逻辑层和客户层;功能模块分为试验任务管理模块、个人任务管理模块、试验数据管理模块、试验归档管理模块、试验资源管理模块、基础配置管理模块和系统管理模块。该试验管理系统将使航天器部件真空检漏试验管理工作更加高效、合理。     

国外航天器电子系统的几个重要发展趋势

首先,界定了所讨论的航天器电子系统的范畴,即限于航天器平台或公共服务模块部分的电子设备。然后,从分布式模块化结构电子系统发展、工业标准体系的应用、空间电子单机与元器件先进制造技术影响和数字化设备应用等方面,综述了国外航天器电子系统技术十余年的发展成果和趋势,其中重视系统体系结构研究、工业标准向空间技术领域推广等经验值得借鉴。     

纳米材料在航天器上的应用前景

文章综述了国内外纳米材料(如碳纳米管，SiO2，TiO2)在航天器上的潜在应用。首先介绍了在航天器领域具有应用潜力的纳米材料及其复合材料，然后从结构和功能材料等方面对在航天光学遥感器上的应用前景做了分析。     

美国国防高级研究计划局F6项目发展研究

2009年11月25日,美国国防高级研究计划局（DARPA）将分离模块航天器（F6）研究项目的第二阶段研究合同授予轨道科学公司,合同为期一年,总价7460万美元。这一事件说明美国的分离模块航天器项目取得了阶段性成果。文章介绍了分离模块航天器的概念和项目进展,对以价值为中心的航天器设计理念进行了分析和探讨,并得出了几点启示和建议。     

航天器集成健康管理系统研究

航天器故障诊断技术不仅要求提高航天器安全性和可靠性 ,而且要求削减航天器全寿命周期成本 ,现在的故障诊断系统已从原来单一的分系统 (如电源系统 )的故障诊断专家系统 ,向集系统状态监测、故障诊断和故障修复为一体的航天器集成健康管理 (IVHM)系统发展。本文介绍了航天器集成健康管理系统的基本概念 ,并对我国新型航天器整个集成健康管理系统、在轨健康管理系统、地面健康管理系统以及主要采用的技术作了详细的阐述。文中强调了基于模型推理技术 (特别是多信号建模技术 )在航天器集成健康管理系统中的重要性。文章最后指出了应采用从上至下的方案开发该集成健康管理系统。     

“凤凰”计划关键技术及其启示

为了充分利用地球静止轨道(GEO)的轨道资源,美国于2012年启动了针对GEO卫星的重复利用验证计划——"凤凰"计划。文章介绍了"凤凰"计划的概况,重点对其系统组成、任务等方面进行了介绍,归纳了其中的关键技术,如模块卫星总体设计技术、无线能源传输技术和新型在轨捕获技术等。最后,给出了美国发展在轨服务的若干启示:卫星重用将带来航天器发展的重大变革,注重创新技术开发等。     

基于LabWindows动态链接库技术的航天器有效载荷通用测试系统的开发研究

航天器有效载荷产品的生产研制具有种类多、批次多、批量小等特点。为了提升有效载荷产品自动测试系统的软件灵活性,以应对测试项目复杂性增加所带来的挑战,提出了一种基于动态链接库技术的测试系统软件架构。该架构具备线程管理、仪器资源管理和测试序列编辑的功能,通过三层动态链接库的关联结构设计实现了自动测试系统中用户管理、业务逻辑和仪器控制的软件功能,同时给出了系统架构中各个模块的详细设计方案,最后通过产品测试验证了系统功能。提出的基于动态链接库技术组成的系统架构具有更小的程序粒度和良好的扩展性。通过三层动态链接库模块之间的灵活配置与重构,使得测试系统软件整体功能得到不断升级,极大地满足了当前航天有效载荷产品生产研制对于集成测试系统的需求,从而为航天器测试系统架构设计提供了的一种新思路。     

新书介绍

《航天器系统工程》以系统工程设计和工程实现为主线,全面地讲述航天器系统工程领域的基础知识,主要内容包括：空间环境及其对航天活动的影响、航天器动力学、航天任务分析、航天器姿态与轨道控制、航天器结构与机构、航天器热控制、航天器电源技术、航天器遥测遥控与空间数据系统、航天器通信、航天器天线、航天器电磁兼容性技术、航天器软件工程、航天器电测、航天器环境试验、航天器集成设计和多学科优化、航天器工程和航天器项目管理。本书是航天器型号总设计师、总指挥及型号科技人员和管理人员学习掌握航天知识的重要教材,也可作为从事航天型号研制（技术和管理人员）及大学航天专业教学和科研工作人员的参考书。     

在轨模块更换任务动力学与控制仿真系统

航天器在轨模块更换任务的总体仿真是对总体方案进行系统性分析和论证的重要手段。文章基于天基平台在轨模块更换技术的研究,搭建了在轨模块更换仿真演示验证系统,介绍了仿真系统总体架构,建立了包括空间环境、轨道、动力学、控制、电源、测控等各分系统在内的仿真系统。重点对交会对接、在轨模块更换过程涉及的航天器平台及机械臂的动力学特性...     

一种高可靠模块化的航天器通用接口单元设计

以综合电子系统的层次化设计模型为基础,提出并实现了一种基于模块化可伸缩的高可靠航天器通用接口单元设计.该设计以标准通用硬件模块、ASIC芯片、层次化总线体结构作为技术支撑,既可实现面向多种平台与载荷航天器的多任务接口适应性,也可实现数据接口单元内部模块资源的交叉重组与系统重构.该航天器通用接口单元已在多个航天器综合电子系统中成功应用,应用情况表明此方案能显著提升航天器通用接口单元的通用性与可靠性,增强系统故障容忍及自主处理能力,利于提升航天器的产品化批产能力与研制效率.