一种航天器用先导级电磁阀的新型结构设计

提出了一种新型两位三通结构的先导级电磁阀设计方案,由2组永磁体和3组控制线圈构造3条永磁锁位磁路和2条电磁偏置磁路,不仅实现了阀门的小型化结构和无功耗位置保持,而且提高了阀门的密封可靠性.这种阀门可以作为大推力发动机推进剂主阀的先导级控制阀,能够满足在轨长期应用的需求.通过电磁场有限元分析和产品样机试验的方法,对设计方案的可行性进行验证,验证结果表明新型先导级电磁阀的各项性能指标均达到设计目标.     

一种有限推力航天器交会轨道的鲁棒设计方法

基于C—W方程描述的二体相对运动模型,考虑利用范数有界方法刻画航天器交会过程中的参数不确定性,并结合控制推力受限的工程需要,提出了一种在不确定环境下有限推力航天器交会轨道的设计方法。通过构造Lyapunov函数,将此设计问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解此问题即可设计出符合航天器交会要求的鲁棒状态反馈控制器。     

一种新型螺旋滤波器

提出并实现了一种新的螺旋滤波器耦合结构。该滤波器的屏蔽外腔为圆筒形,螺旋谐振器被横向固定在圆筒内,谐振器间不再有膜片相隔,它们之间耦合的大小主要取决于谐振器间的相互间距和相对角度。这种滤波器不仅在结构上比普通螺旋滤波器简单,调节也更加方便;此外,它的设计带宽还可以比普通螺旋滤波器宽得多。文章列举了几组滤波器的实测结果,其中一组在不加任何特别措施的情况下,相对带宽作到了２７％,另有一组具有明显的带外衰减极点。     

基于有限Fourier级数的航天器转移轨迹设计

针对航天器小推力转移轨迹的初始设计问题,利用基于三阶Fourier级数的设计方法实现了航天器小推力的多圈转移。同时,基于有限Fourier级数的形状法,对具有多个约束条件的小推力多圈转移轨迹进行了优化设计。选取了共面同轴同偏心率的初始和末端轨道位置,对所提出的方法进行了仿真验证。结果表明：与改进逆五阶多项式形状法相比,所提出的方法虽然增加了转移时间,但当转移圈数为5圈、有限Fourier级数的项数为10时,可减少将近75%的转移速度增量,同时大大减小了所需的最大推力加速度的值。     

一种舱内仪器可换支架结构设计及强度分析

针对导弹舱内仪器快速更换的需求,从接口设计、轻量化设计、安全性设计、人机工程角度出发,提出一种导弹舱体内仪器可换支架一体化结构。通过仿真分析和试验验证,试验结果与仿真数据基本吻合。该支架克服了操作空间狭窄和大尺寸开口壳体强度减弱的难点,有效提高了仪器更换的操作效率,对后续弹体结构设计具有良好的指导作用。     

航天器附件大角度快速机动的一种控制方法

航天器附件大角度机动时 ,系统的非线性、耦合特性明显 ;对于附件控制回路 ,在要求附件快速机动的同时 ,也希望它能在到达目标位置处尽快的稳定下来。文章在反馈线性化的基础上 ,设计非线性微分控制律 ,显著改善了附件控制回路的动态性能 ,同时给出了闭环系统的稳定性证明。仿真结果表明 ,对于此类系统 ,本控制器设计方法是有效的。     

一种新型的挠性航天器作动器布局优化方案

针对挠性航天器振动抑制中的作动器优化配置问题,综合考虑闭环系统的可控度和作动器的电缆长度,提出一种新型的复合优化指标,在完成振动抑制的同时,有效缩减作动器电缆长度,减小航天器能量损耗及电磁干扰;在此基础上,采用遗传算法,完成作动器安装位置的快速寻优。本文采用实际尺寸的挠性帆板有限元模型,通过大量的数值仿真,验证了所提方法的有效性     

一种基于悬臂梁结构的动态推力测量方法

为实现星载微推进器性能评价中的动态推力测量,基于悬臂梁动力学模型,建立了测量系统的传递函数,分析了系统的输入输出特性,根据悬臂梁响应速度快（振动频率高）、动态分量在较小时间区间内接近等幅振荡（阻尼比小）以及高阶振动可视为基频振动噪声的特性,提出了求解稳态位移的末端均值法。该方法通过消除位移响应中的动态分量,得到了误差带较大时的稳态位移时变值,实现了动态推力测量。依据系统稳态位移与推力为线性关系、线性系数为系统增益值这一特性,提出了参数标定方法。搭建了试验平台,标定得到系统响应时间为156ms,通过对比扭摆系统测量结果,悬臂梁测量得到的冲击力与实际推力相对误差为4.064%,结合冲击力本身的测量误差1.383%,最终得到推力测量误差为4.293%。     

一种面向星载计算机的功能级功耗估计方法

在星载计算机的软硬件协同设计过程中需要解决处理器功耗估计问题.现有的工具和方法主要面向ARM或DSP处理器,缺乏可用于LEON3处理器的软件功耗估计方法.针对这一不足,基于功能级功耗分析方法进行功耗估计,重点解决LEON3处理器的功耗建模问题.提出了从C代码中提取模型参数的方法,并且对序贯最小优化支持向量回归算法进行了改进,提高模型的精度.在数值试验部分,通过常用的C语言算法试验对估计方法进行了验证.结果表明功耗估计误差小于3%,能够满足星载计算机软硬件协同设计的需要.     

液体火箭发动机试验推力自动校准加载系统的研制

液体火箭发动机推力是火箭发动机关键的性能参数,在发动机研制试验过程中推力测量是十分重要的。推力校准是推力测量中一项重要的环节,而校准加载系统又是力值传递的基础。介绍了推力校准加载系统的组成、工作原理,提出了推力校准自动加载系统研制的关键技术要点,并分析了攻克要点的技术途径。经试验验证,该加载系统可对0t～100t推力进行自动校准,校准加载稳定度为0.001%,提高了推力校准的效率和准确度。     

电磁阀动态响应特性的有限元仿真与优化设计

 利用有限元分析软件Maxwell 2D/3D计算电磁阀的动态响应特性,仿真出其工作电流曲线和磁化曲线,并进行变参数化设计,由此可实现对电磁阀设计方案的评估和优化。通过对比仿真结果和产品实测数据,证明了这种有限元设计方法行之有效。     

双阀座电磁阀的负载特性仿真分析

通过有限元仿真软件Ansoft建立电磁阀的物理模型,计算电磁场中各变量之间的相互关系,将分析结果导入液压仿真软件AMESim的系统模型中,实现磁路结构、液路系统及机械传动之间的耦合,对双阀座电磁阀的响应时间、质量流量等负载特性进行更精确的仿真和分析.     

比例伺服阀低液动力阀芯导流结构优化设计

本文研究了比例伺服阀的阀芯结构对液动力的影响,提出一种阀芯导流壁面优化设计方案。采用计算流体力学CFD的方法,建立滑动网格模型,分别对阀芯传统导流结构和优化设计后的导流结构进行数值模拟分析,并验证网格无关性。对阀芯所受稳态液动力进行数值求解,并分析不同优化设计方案对阀口处流体流动状态的影响。结果表明,优化设计后的阀腔内部流场分布更均匀,流动状态更平稳;阀芯内流道导流结构会改变阀口处的介质流向,进而改变进出口流体的水平方向上的动量差,补偿部分液动力;与传统方案相比,液动力最大补偿效果可达60%,显著降低了阀芯所受液动力干扰,有利于提升比例伺服阀的静动态控制性能。     

单向阀内部振动的分析

在双组元推进系统中,使用单向阀控制气体介质单向流动.当上游气源接通时,单向阀受到瞬间冲击激励,其阀芯与弹簧构成简单的弹簧质量系统,在阻尼作用下,与非线性阀座或刚性阀座碰撞,会出现复杂的共振现象,导致整个气压系统不稳定.文中建立了单向阀弹簧质量系统的数学模型,并分析了所产生的共振现象,为单向阀设计、试验和使用中控制共振现象提供了一种方法.     

基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计

为满足体积及重量强约束条件下的动力系统电磁阀控制需求,提出了一种基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计方案。采用逻辑相反的互锁指令与串并联设计的阀门驱动电路结构形式,设计了基于McBSP内总线交互的电磁阀控制流程,建立了150N电磁阀驱动电路仿真模型及阀门电流测试平台。仿真及测试结果表明,该驱动电路能够有效实现二度故障下的电磁阀开启与关闭。     

基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计

为满足体积及重量强约束条件下的动力系统电磁阀控制需求,提出了一种基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计方案。采用逻辑相反的互锁指令与串并联设计的阀门驱动电路结构形式,设计了基于McBSP内总线交互的电磁阀控制流程,建立了150N电磁阀驱动电路仿真模型及阀门电流测试平台。仿真及测试结果表明,该驱动电路能够有效实现二度故障下的电磁阀开启与关闭。     

插装式液控能源选择阀的设计与分析

针对液压系统油源的安全性及可靠性问题,提出油源冗余设计方法,即多油源供给多负载,当某一油源发生故障时能源选择阀切断故障油源,由其他油源给负载提供基本液压能源,系统能完成必须的服役性能。针对液压系统能源选择阀存在的频繁换向与振动问题,提出一种插装式液控能源选择阀,其先导阀采用锥阀和可变阻尼形式,主阀采用三台肩且终端有缓冲功能的滑阀。建立了插装式液控能源选择阀的数学模型,分析了能源选择阀在两种模拟故障下的切换压力及切换时间、油源压力脉动等特性。理论分析结果表明,油源压力阶跃和线性变化时,某能源选择阀切换时间分别为5 ms和7 ms。当压力发生波动时,主阀不会发生振动,还可通过液控先导阀结构设计来控制切换压力和回复压力大小。     

“田园一号”微推进系统设计与性能测试

针对“田园一号”微纳星编队飞行任务的技术需求,开展了微推进系统的总体设计。常规冷气推进由于其比冲低、贮存压力高、结构复杂,难以满足微纳卫星需求。选择R134a作为推进工质,通过将推进剂液化,减小系统体积。基于3D打印技术,设计贮箱、稳压罐、管路一体的推进系统。采用MEMS加工工艺,设计并研制出电加热喷口,从而提高系统比冲。分析了不同喷口尺寸、供气压力以及温度下所产生的推力和比冲大小,确定出喷口设计。表征测试所研制的电加热喷口,结果表明喷口加工误差控制在2%以内。真空条件下,采用扭摆测量系统测试推力器推进性能,测试结果表明,当稳压罐内气体压力在0.1～0.2 MPa变化时,推力大小为5～10 mN。当喷气温度从25℃升至95℃时,推进系统比冲可提升10%以上。     

航天器供配电测试系统通用化设计

供配电测试系统的主要用途是在航天器测试全过程中,为航天器提供电源、向航天器发送有线指令、接收和测量航天器下行有线遥测信号。以往主流的供配电测试系统均为定制型,其研发成本较高、研制周期较长、可靠性较低。以主机-总线-板卡形式的通用供配电测试系统,实现了设备的定型和批量化生产,解决了不同型号需求定义不统一的问题,同时降低了研发成本、缩短了研制周期、提高了产品的可靠性。目前,该系统已成功应用在多个航天器的测试工作中,随着型谱的不断丰富和航天器型号的深入应用,将有着更广阔的应用前景。     

平面感应式脉冲等离子体推力器高速脉冲气体供给阀的试验验证

摘要： 本文针对国防科技大学的平面感应脉冲等离子体推力器（IPPT）原型机,设计了一种基于感应涡流斥力原理的快速脉冲气体供给阀.该阀采用截锥型铍青铜簧片作为执行构件,依靠簧片开启过程中弹性变形产生的弹力提供闭合所需回复力,避免了使用额外的回复力机构,使阀整体结构得到极大简化.性能测试结果表明,该阀的动作延迟时间小于35 μs.在阀腔气体压力为100 kPa时,最大单脉冲供气量为2.5 mg.响应特性和供气量特性均满足目前IPPT原型机的需求.此外,该阀可通过调节初始充电电压和阀腔气体压力实现供气量调节.该阀可以为后续推力器原型机多工况性能试验提供有力支持.