节能高发射率涂料在中高温炉上的应用

节能红外涂料存在着涂层寿命不长、涂层与金属基体粘结不牢、甚至还有是否节能的问题。由于涂层的热发射率等于其热吸收率,在强化热辐射的同时也增加了散热损耗,因此,用在小炉子上未必节能,而在表面积与体积的比值相对较小的大、中型炉子上应用,例如用于75kW的中型电阻炉上,却是取得了节能72%,热效率高达44%的良好效果,(其中也有轻质砖和陶瓷纤维的作用)。此外,涂料还能有效地保护金属和耐火材料,为此还应充分估计延寿的经济效益和间接的节能效果。对中温炉,推荐采用成本较低而热发射率高于一般市售成品涂料的碳化硅基或氧化锰基涂料,由于采用适当的粘结剂和粘结工艺解决涂层和金属基体的粘结问题,使涂料的粘结力及抗热震击力均已达到或超过资料反映的国际先进水平。     

高发射率水浴黑体腔优化设计与测试

针对卫星红外载荷高精度定标试验需求,研制高发射率水浴黑体腔。基于Gouffe理论设计黑体腔结构参数,对比两种腔体内表面处理方法,选择喷涂高发射率涂层的工艺;采取分体式圆锥嵌合结构解决传统构型锥尖加工困难、涂层堆积的问题;并通过理论计算、光线追迹仿真和实验测量评价黑体腔的有效发射率。结果表明,所研制的黑体腔有效发射率达0.997,满足高精度红外载荷定标试验需求。     

空间特定目标表面的双波段红外辐射特性调控方法

红外诱饵等空间特定目标是对抗红外探测的主要手段之一。随着双色制导技术的发展,红外探测灵敏度不断提升,目标识别能力不断增强,这对空间特定目标表面的双波段红外辐射的逼真性提出了要求。通过改变空间特定目标表面发射率控制其红外辐射强度的大小,使用数值仿真的方法进行计算,从而提出了对空间特定目标表面红外辐射特性的调控方法。此外根据所确定的表面发射率、可见光吸收及红外发射比例以及内热源功率,选择合适的表面材料以及热功率施加方法,在保证空间特定目标表面机械性能的同时,使空间特定目标满足光照及阴影区的双波段红外辐射特性要求,并进行模型的制作以及热真空实验,证明了理论计算的准确性。     

样品温度对原子氧环境下ITO/Kapton/Al涂层性能变化的影响

文章利用原子氧环境地面模拟设备对航天器用材料ITO/Kapton/Al开展了原子氧环境试验研究。研究中选择的原子氧积分通量为9.1×1019 atoms/cm2,试验真空度为10-2 Pa量级,样品温度分别选取为25℃、70℃、100℃、120℃和150℃,研究样品温度对原子氧环境模拟试验可能造成的影响。试验后利用高精度微量电子天平对样品进行了质量损失测试并计算了材料的反应率,利用TEMP 2000A便携热发射率测试仪和LPSR 300便携光谱太阳吸收率测试仪分别对样品的发射率和太阳吸收比进行了测试。通过试验及分析发现:ITO膜对基底材料的保护较好,材料在试验后质量损失较少,原子氧反应率较低;样品温度的变化对ITO/Kapton/Al材料的质量损失影响较小,但对材料的热物理性质影响较大。     

利用自然能临近空间浮空器的热特性分析

为解决临近空间浮空器驻留期间面临的“超热”、“超压”和“定点抗风”等难题,研究了一种新型的临近空间浮空器,其利用自然界的热能和风能,变“不利”为“有利”,通过简易可行的技术手段实现飞行高度和轨迹的控制,从而实现持久区域驻留。首先建立该新型浮空器的稳态热平衡模型并进行超热值的估算,然后分析系统参数。计算结果表明蒙皮的太阳吸收率和红外发射率对超热值有着重要影响,合理地选择热控涂层可以满足该新型浮空器的设计要求。     

超压气球驻空过程热力学特性分析

超压气球具有结构简单、载荷量大、驻空时间长等突出优点,可以应用于侦察、通信、运输补给等各个方面,实现与空天地的衔接和中继。由于飞行原理和工作环境特殊,在其设计过程中必须重点考虑热力学特性的影响。文章详细分析了临近空间热环境,包括太阳辐射、长波辐射、对流换热等。在此基础上建立了超压气球三维瞬态热力学模型,编制了仿真程序,对超压气球驻空过程进行了研究;得到了蒙皮温度、氦气温度以及气球超压等随时间的变化规律,并分析了充气量、驻空季节纬度以及蒙皮物性对氦气温度的影响。结果表明:驻空过程气球蒙皮温度分布不均匀,随太阳方位变化而变化,最大温差达65K;考虑氦气中杂质的辐射吸收作用时,白天氦气的平均温度高于蒙皮的平均温度;氦气的"超热"会引起气球的超压,在不同季节和纬度飞行时应选择不同的充气量,将超压控制在合理范围内;为减小超压量,可以选择可见光吸收率小而红外发射率大的蒙皮材料。     

量子级联技术研究进展：从光源到探测

量子级联技术基于多量子阱或超晶格结构中的子带跃迁和共振隧穿理论,既可以产生光源,又可以探测光信号,是量子级联激光器（QCL）和量子级联探测器（QCD）的理论基石,在检测、遥感、通信、雷达等领域具有广泛的应用前景。经过最近三十年的研究,量子级联技术在基础研究、产品性能以及应用系统研发和场景试验方面都取得了重大进展。本文首先简要介绍了量子级联技术的原理和发展历史,随后阐述了量子级联器件子带能级结构和电子输运动力学计算思路,接着重点综述了量子级联技术的研究进展,包括中远红外高功率QCL、中远红外宽调谐QCL、太赫兹QCL、高性能QCD,以及QCL和QCD的单芯片光子集成方面的内容,最后介绍了QCL和QCD的产品与应用情况。     

大型空间展开机构常压高低温环境模拟试验系统研制

为各类大型空间展开机构地面可靠性验证试验提供高低温环境,研制了一种常压高低温环境模拟试验系统。该系统的保温箱体结构采用内、外框架的结构形式,内、外框架之间的连接采用绝热玻璃纤维增强复合塑料杆,其目的是:在进行大温差高低温交变环境试验时,有助于结构的热边界条件稳定;合理的气流组织布局设计有助于内部高低温环境的快速建立,使温度分布更加均匀;冷热源供给系统可稳定地提供高低温环境建立所需冷量及热量;干燥氮气置换系统可实现高低温环境下的超低露点温度;基于PLC的测控系统对试验系统进行高精度测量及控制。试验表明,此大型空间展开机构常压高低温环境模拟试验系统能满足型号产品试验过程中对温度范围、变温速率、温度场均匀性及露点温度的要求。     

高可靠航天计算机的容错设计方法

本文根据星载计算机研制和飞行试验的经验,从理论和实践相结合的角度对高可靠航天计算机的容错设计方法作了分析综合。其中着重对容错结构的选择、故障检测和诊断方法、故障处理对策和容错管理进行了论述。最后提出了几个值得重视的容错课题。     

突发通信信号的降维检测方法及带宽参数分析

在突发通信信号检测中,在频率、带宽进行二维搜索的检测方法计算量大,提出了可减少计算量的降维检测方法,该方法在单一检测带宽下进行频率搜索检测突发通信信号。对其带宽参数选择进行了分析。理论计算和仿真表明,降维检测器用于单一速率信号检测时,当检测带宽与信号带宽一致时具有与二维检测器相同的检测性能,当检测带宽与信号带宽相差一倍时,信噪比损失2dB左右;用于混合速率突发信号检测时,最佳带宽与速率的概率分布、信噪比等多种因素有关;对发送功率不变的各速率均匀分布的混合速率突发信号,检测带宽匹配于最大信号带宽可在较高信噪比时获得最高的平均检测概率。这些分析为降维检测器的带宽参数选择提供了依据。     

精确制导武器虚拟样机技术研究

精确制导武器虚拟样机技术是进行精确制导武器研究的一项关键技术。本文充分考虑到建立一体化、通用化的虚拟样机系统支撑平台的需要,选取景象匹配技术作为精确制导技术的研究对象。研究过程中重点讨论了虚拟样机系统的组成、方案及算法分析、算法仿真试验、试验结果分析、系统集成等问题。其中,精确制导算法仿真的试验结果揭示了典型匹配算法的抗干扰能力和各种主要因素对匹配结果的影响规律,与理论分析一致;系统集成过程中详细分析了控制流、数据流与系统集成的组织过程和方法;最后对整个精确制导武器虚拟样机系统的研制工作进行了总结。     

PCM测控系统自检分系统的设计

一个与系统匹配的自检系统 ,在测控系统的研制、调试、试飞等主要环节和过程中是不可缺少的组成部分 ,对提高系统的可靠性和可维护性有重要作用。针对这种问题 ,为某无人机测控系统设计了采用 CPL D器件实现的自检测系统 ,其特点是体积小 ,功耗低 ,简单实用。还详细介绍了遥测系统自检分系统的设计及其硬件实现     

膜片阀破裂压力稳定性研究

膜片破裂压力是膜片阀最关键的性能参数,由于影响因素较多,通常膜片破裂压力散差较大,不容易满足系统的使用要求。为提高膜片阀破裂压力稳定性,通过理论分析和应力计算,从原材料、加工、测量和试验系统等方面,对影响膜片破裂压力的各因素进行了梳理和分析,提出需进行着重控制的3个影响因素,包括材料抗拉强度、刻痕剩余厚度和试验系统,并通过了某姿控动力系统贮箱后膜片组件研制的验证。研究结果表明,通过对材料抗拉强度、刻痕剩余厚度和试验系统进行严格控制,能够有效提高膜片阀破裂压力稳定性,该方法可推广应用于同类产品的研制。     

载人航天器密封舱地面微生物控制与检测

研究载人航天器密封舱微生物控制技术的目的是指导后续长期驻留阶段密封舱微生物的控制工作。文章以某中短期驻留载人航天器为例,分析了航天器发射前地面研制阶段微生物控制的关键因素,提出了控制方法,并对舱内微生物控制情况进行了实际检测。测试结果表明微生物控制水平满足驻留要求,控制措施有效。     

高超声速飞行器耦合系统变结构控制设计

为了解决高超声速飞行器耦合系统控制问题,将上述耦合系统表示成具有非匹配不确定性的关联大系统形式。利用关联大系统的Lyapunov稳定理论及其Riccati方程设计滑动模态及变结构控制。采用Lyapunov方法证明设计的变结构控制使得滑动模态满足可达条件,且关联大系统全局结构渐近稳定。根据Frobenius\|Perron定理得出控制器参数选择算法。最后对于所设计的控制系统在高超声速下的倾斜转弯运动进行了仿真验证。仿真结果表明该控制系统满足高超声速飞行器稳定飞行要求。
     

在重新设计推力装置阀氟塑料密封件制造中获得的经验

在解决了设计、材料和制造的几个问题后,研制成功了一种重新设计的先导控制阀(RPOV)的密封件。为了避免阀座生产过程中引入过大或不平衡应力,需使用合适尺寸和形状的聚四氟乙烯密封件毛坯。在聚四氟乙烯中过大的应力将导致屈服和裂纹。正确选择聚四氟乙烯的技术标准同样重要,由不同树脂及工艺方法制造的材料的不一样的物理性能将极大地影响阀座的制造效果。控制工艺参数,特别是温度和应变量,是制造可用密封件的要点。本文将讨论这些和其他一些在重新设计的先导控制阀研制中获得的经验。     

基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明：聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高,短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大,开路电压基本不随聚光比变化;失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化,进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比,应控制失焦距离在可允许范围内;太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响,需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池;应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件;太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小,并使聚焦光线偏离太阳电池,应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。     

航天器GNC系统研制流程与标准体系的交互式应用初探

航天器制导、导航与控制（GNC）是航天器最为关键的系统之一,涉及多专业、多学科、多单位大协作。集团GNC标准专业组开展了GNC领域标准体系建设等工作,但仍需解决领域标准知识如何在航天器研制流程中发挥针对性作用,以及航天器研制流程中积累的经验教训如何及时反馈到标准的制定或修订中的问题。文章研究航天器GNC系统研制流程与标准体系的交互式应用范式,重点阐述了结构化标准体系的构建和标准的智能化推送,并据此提出后续GNC标准体系推广应用的若干建议和设想。     

高效能源系统管理与控制技术

能源系统是飞行器的关键技术之一,能源系统性能的优劣对飞行器能否正常飞行及实现预定任务有重要影响。本文针对大功率飞行器对分布式循环能源系统的管理需求,开展高效能源系统管理与控制技术研究,提出一种集逐级调压控制、限流充电控制、恒流输出控制以及最大功率点跟踪(MPPT)控制为一体的层级梯次控制策略,实现分布式系统的全局优化控制和飞行器能源的功率优化调度。研制的能源管理系统(PCU)配备1条234～328 V高压母线,额定功率15 kW,电路效率大于97%,功率密度大于750 W/kg。PCU依托分布式架构,采用层级梯次控制策略,验证了高效能源系统管理与控制技术的正确性和有效性。     

光电触觉传感器的研究

智能机器人通过视觉、触觉来识别周围的环境,工作对象和检测工作完成的情况。由于触觉装置控制简单,可直接检测物体的形状、光滑度、硬度等,因此触觉是智能机器人的一个重要组成部分。本文对阵列式光电触觉传感元件及其线路进行了一些探讨,以便为研制机器人的阵列触觉传感器奠定基础。