电位主动控制试验装置供给单元的研制

为满足货运飞船表面电位控制的要求,研制了一种适用于航天器表面电位主动控制试验装置的供给单元。该供给单元重量轻、体积小、结构紧凑,具有氩气储存和微流量输出的功能,实测漏率≤1×10-4 Pa·L·s-1。根据实测漏率数据和流量控制器的流量压力特性,建立供给单元输出氩气流量、气瓶压力随时间变化的数学模型,计算得出其有效在轨工作时间约为360 s。以上结果表明,该供给单元的在轨储存能力和微流量输出能力均可以满足任务需求。     

非接触式超声泄漏检测系统设计及试验验证

非接触式超声泄漏检测方法在国外已应用于载人航天器在轨检漏。文章基于气体泄漏超声产生机理及声压与泄漏量的关系,搭建了一套超声泄漏检测系统,研究了泄漏判断及漏孔评估算法,并进行了综合试验测试。结果表明,该方法能有效地对泄漏是否发生进行判断,并可粗略评估泄漏量的大小和漏孔直径,为我国空间站密封舱在轨泄漏检测提供参考。     

航天器周围真空品质的计算

计算了在低轨道飞行的航天器表面附近的气体分子密度及压力分布。计算了航天器表面的放气,并得到了放气分子在表面附近的等压曲线。计算结果表明,航天器表面附近的分子密度和压力比航天器所处的环境分子密度(10~(13)/m~3)和压力(10~(-7)Pa)提高了两个数量级以上,分别达10~(16)/m~3和10~(-5)Pa。等压曲线的分布是前部较密,后部较疏。     

载人航天器空间环境试验设备的研制

我国的载人航天器空间环境试验设备,是国际上五大典型空间环境试验设备之一.模拟室由3舱组合,主模拟室直径12m、高22.4m,极限真空度4.5×10-6Pa,热沉温度100K.文章对其技术指标、系统组成、功能、特点进行了介绍.     

Ag/Ni@SiO2/环氧树脂电磁屏蔽涂层的制备及性能研究

为获得Ag/Ni@SiO_2/环氧树脂电磁屏蔽涂层的最佳性能,预制了平均粒径为550 nm、磁导率为3.133 2×10~(-5)H/m的二氧化硅镀镍镀银(Ag/Ni@SiO_2)纳米微球,以该微球为填料,环氧树脂为基体,制备了不同含量填料、不同固化温度及固化时间的电磁屏蔽涂层样品,测试其导电性能、导磁性能及电磁屏蔽性能。测试结果表明,在设定固化温度为90℃、固化时间为2 h下,当填料质量分数为65%时,涂层体积电阻率到达渗滤值,当填料质量分数达到70%时,材料内部形成完整导电网络,体积电阻率趋于平缓;最优固化工艺为固化温度110℃,固化时间3 h,填料质量分数达80%的导电涂层材料导涂层的磁导率为9.964×10~(-6)H/m,饱和磁化度为0.020 62 A·m~2/kg,体积电阻率达到0.018 8Ω·cm。涂层在2.25～2.65GHz和6.57～9.99 GHz频段下,传输效能分别为-54.8、-40.6 d B,填料含量大于70%时涂层对电磁波全反射。     

细晶TC21钛合金超塑性能及变形机制研究

研究了晶粒度为4μm的TC21钛合金在860～950℃温度范围和1×10-3s-1～5×10-4s-1应变速率范围内的超塑性拉伸行为。结果表明:在实验条件下,TC21钛合金表现出优异的超塑性,在温度890℃和应变速率5×10-4s-1时,具有最佳超塑性能,其延伸率超过1240%。TC21合金具有较高的应变速率敏感指数,最大值可达0.896。在较低应变速率条件下,计算得到的超塑性表观激活能为176kJ/mol,此时超塑性变形是受晶界扩散协调变形的晶界滑动机制;较高应变速率条件下的表观激活能为274kJ/mol,此时超塑性变形机制为位错运动协调的晶界滑动,同时动态再结晶也是合金超塑性变形的重要协调机制。     

航天器在轨泄漏声发射信号特征分析

载人航天器的防护要求不断增强, 在轨泄漏检测的重要性日益凸现。文章阐述了航天器在轨泄漏声发射检测的基本原理, 介绍了泄漏检测系统的基本组成及性能参数。通过泄漏声发射检测实验, 利用频谱分析法和特征参数分析法对不同孔径圆形漏孔泄漏产生的声发射信号进行研究, 得到了泄漏声发射信号的频谱和特征参数。实验结果表明, 机械泵运行产生的背景噪声信号主要分布在10 kHz以下, 而气体泄漏产生的是高频声发射信号, 且漏孔越小, 信号能量越小, 高频成分所占比例越大。该研究对于航天器在轨泄漏的检测及泄漏量评估等具有实际意义。     

推进剂加注后末修贮箱压力变化机理

利用推进剂加注前、后及发动机待机过程中末修贮箱的温度、压力参数,结合国外资料给出的15℃时N2O4推进剂中氮气溶解度曲线,确定了加注过程中的氮气溶解量,给出了氮气分压初值,用迭代方法计算出推进剂贮箱在任一温度下的压力,为判断贮箱泄漏提供了有效手段.     

KM2空间环模设备大门热沉结构的改进设计与调试

针对KM2大门热沉在真空热环境试验中的冷漏现象,提出了对原大门热沉结构改进的几种设计方案,并优选出最佳方案进行实施。对内置式波纹管的补偿量、疲劳寿命等作了理论计算。经调试,KM2设备在通入液氮三小时后,空载真空度达到4.5×10~(-5)Pa;稳定后,空载极限真空度达到2.6×10~(-5)Pa的该设备历史最高真空度水平。KM2设备经技术改造后,满足了卫星零部件产品的高真空环境模拟试验的要求。     

航天器介质充电效应模拟试验中的非接触式电位转接测量技术

航天器充放电效应地面模拟试验中需要测量的一个重要参数是介质的充电电位。文章基于介质充电电位的非接触式转接测量技术,分析了测量中引起误差的各个因素,讨论了减小测量误差和提高转接测量分辨率的方法,并进行试验验证。据此设计了一套介质电位非接触式转接测量系统,其测量分辨率达到10 V以下,且由电荷泄漏引起的测量误差1%,能够满足航天器介质充电电位的测量要求。     

航天器推进系统差压检漏技术研究

文章研究了一种非对称基准物差压检漏技术,估算了差压检漏技术在推进系统检漏工况下的检漏灵敏度,并在2 MPa和20 MPa两种压力下进行了实验。实验结果与理论计算结果接近,实验结果表明该技术能够满足部分航天器推进系统总漏率测试要求。     

航天领域常用聚四氟乙烯性能试验研究

聚四氟乙烯因其具有优异的特性,在航天领域有着广泛的应用。文章对SFB-2、M-12、M-111、4FT-6这4种航天领域常用聚四氟乙烯材料的摩擦性能和压缩变形特性进行试验研究:50 N载荷下它们的磨损率分别为1.21×10-4、1.39×10-4、1.32×10-4、1.19×10-6 mm3/(N·m);而13.7 MPa压缩载荷作用下的压缩变形量依次为7.0%、6.1%、3.3%、3.3%。表明不同厂家、不同牌号聚四氟乙烯的摩擦性能和压缩变形特性存在显著差异,在进行产品设计、材料选型时必须因材施用。     

卫星外露电缆束介质结构深层充电仿真分析

受到空间高能带电粒子的作用,航天器蒙皮外侧电缆束的绝缘介质会产生深层充电效应。基于介质的电流连续性方程,并利用Geant4粒子输运模拟和辐射诱导电导率公式分析了介质深层充电的物理过程。在地球同步轨道(GEO)恶劣电子环境下,对外露电缆束介质结构深层充电进行三维仿真分析。结果表明:深层充电导致介质结构带20 V以内负电位,电位和电场强度峰值分别出现在电缆束外圈电缆介质层的外侧与内侧;对于导线介质层厚度为0.19 mm的情况,各介质层间是否紧密邻接和电缆束包含电缆根数多少对充电峰值结果影响不大;捆缚电缆的条状介质块是发生放电的危险区域,介质块厚度为0.8 mm时,充电电位在-103 V量级,电场强度可达到4×106 V·m-1,且电场强度与电位随介质块厚度增加而显著增大。     

The range of Alfvénic turbulence scales in the topside auroral ionosphere

The minimal scale of the Alfvénic turbulence transverse to the external magnetic field in the topside auroral ionosphere is investigated using electric field observations of the FAST spacecraft (the resolution 512 s^–1). The events in which the power law form of the electric fluctuation spectra with a 2.0–2.5 slope (typical of Alfvénic turbulence) remains unchanged down to acoustic gyroradius ρ_s or ion gyroradius ρ_i local values are illustrated for the first time. In this case, the character of spectrum variation does not change at the electron inertial length λ_e, which is much larger than ρ_s and ρ_i for FAST altitudes (apogee ~4000 km). We have tried to explain this experimental fact by consideration of the known scenarios of the appearance of a small transverse scale in an Alfvénic perturbation. It has been noted that the effects of front steepening in an inertial Alfvén wave with a finite amplitude, which propagates at an angle smaller than (m_e/m_i)^1/2 with respect to the transverse direction, can result in small transverse scales comparable with acoustic gyroradius appearing in a perturbation.     

SAA域选划对天基探测卫星影响简析

通过仿真计算南大西洋异常区(SAA)高能粒子的通量与能量,分析不同通量阈值与能量阈值对SAA空间分布的影响,并以科学实验卫星为研究对象,对其历经SAA的时间百分比进行连续24 h和6个月的统计,获得了SAA对卫星常规运行的工作时间影响。结果表明:在50 MeV能量阈值条件下,500 cm~(-2)?s~(-1)较100 cm~(-2)?s~(-1)通量阈值对SAA空间分布的影响范围在纬度上相差约23.35%,经度上相差约27.06%,历经SAA时间上缩短约48.0%;在100 cm~(-2)?s~(-1)通量阈值条件下,150 MeV较50 MeV能量阈值对SAA空间分布的影响范围在纬度上相差约13.86%,经度上相差约17.29%,历经SAA时间上缩短约31.7%。     

High-Sensitivity Quartz Accelerometer for Measurements of Small Accelerations of Spacecraft

A quartz sensor of small accelerations with a capacitive transducer is designed and produced, allowing one to measure spacecraft accelerations with a resolution of 10^–7 m/s² in the range ±10^–1 m/s². The results of calibration of the sensor by the method of inclinations are presented.     

航天器在轨微振动测量单元设计及地面标定技术

针对航天器在轨微振动环境测量,文章分析了微振动的来源及其对空间科学实验和对地成像载荷的影响,设计了典型微振动测量单元,提出了微振动测量单元标度因数和偏值的地面标定方法,利用精测设备进行了地面测试验证,结果表明微振动测量单元各轴测量误差小于5×10~(-3)g0,验证了微振动测量单元的设计和地面标定方法的正确性。     

原子氧环境对石英晶体微量天平性能影响的分析

随着高可靠、长寿命航天器的发展,对在轨污染检测的要求也越来越高。石英晶体微量天平是分子污染检测的重要工具,为了分析了解原子氧对石英晶体微量天平的影响,文章用理论分析和试验的方法对石英晶片在1×1020 atom/cm2注量的原子氧辐照条件下的性能变化进行了研究。试验证明,石英晶体微量天平在总注量1020 atom/cm2量级的原子氧辐照后,其振荡频率和等效阻容感发生了一定变化,但仍具备污染传感能力和频率输出能力,其功能不受影响。     

Field emission performance of multiwalled carbon nanotubes for a low-power spacecraft neutraliser

Field electron emission from aligned multiwalled carbon nanotubes has been assessed to determine if the performance, defined by power consumption, lifetime and emission current, is suitable for use in spacecraft charge neutralisation for field emission electric propulsion (FEEP). Carbon nanotubes grown by chemical vapour deposition (CVD) were mounted on a dual in line chip with a macroscopic (nickel mesh) extractor electrode mounted ～1 mm above the tubes. The nanotubes’ field emission characteristics (emission currents, electron losses and operating voltage) were measured at ～10^?4 Pa. An endurance test of one sample, running at a software-controlled constant emission current lasted >1400 h, approaching the longest known FEEP thruster lifetime. The emission corresponds to a current density of ～10 mA/cm² at a voltage of 150 V. These results, implementing mature extractor-electrode geometry, indicate that carbon nanotubes have considerable potential for development as robust, low-power, long-lived electron emitters for use in space.