载人深空探测任务航天医学工程问题研究

航天医学工程问题关系到载人深空探测任务中的人员生存及健康。文章从人员长期生存的生命保障、变重力生理效应及防护、地外环境效应与防护、人员生理健康监测与维护、人员心理健康等方面的问题入手,分析了问题产生的原因及解决的必要性,并提出了解决思路,为后续深入开展相关关键技术的攻关提供参考。最后,以载人月球基地任务为案例,提出了生命保障、变重力防护、辐射及月尘防护、生理及心理健康监测及维护等问题的解决方案。     

载人登月绕月自由返回轨道与窗口精确快速设计

针对载人登月任务背景及工程约束,提出一种轨道与窗口一体化设计方法。通过两次坐标转化,将自由返回轨道设计参数解耦为近月点独立变量。在双二体假设下,通过4段二体轨道拼接完成自由返回轨道初值快速搜索及匹配近地停泊轨道(LEO)面的月窗口,其结果作为下一步采用序列二次规划（SQP）迭代求解高精度动力学模型轨道参数的初值,在该条精确轨道近月点时刻90 min邻域内产生可以匹配LEO地月转移入轨相位的零窗口轨道。算例表明,该流程能够精确快速地完成具有复杂任务背景及苛刻工程要求的载人登月绕月自由返回轨道与窗口设计问题。     

基于压电作动器的空间单轴主动隔振研究

对六自由度空间Stewart隔振平台中基于压电作动器的单轴主动隔振进行了研究。提出了三类标准以衡量隔振性能,其中:第Ⅰ类为载荷端与扰动端同量纲振动量比;第Ⅱ类为隔振后载荷端的受力与隔振前固连时载荷受力比;第Ⅲ类为隔振前后振动量的衰减状况。给出了压电作动器的基本方程,并根据实际进行了数值修正。建立了线性化的压电作动器单轴隔振系统,采用作动器的运动总与扰动端振动分量互补的主动隔振策略。讨论了速度反馈控制、力反馈控制与代数环引入,以及质量对隔振性能的影响。提出了隔振方向和隔振代价的概念。仿真结果表明速度反馈和力反馈均能获得较好的隔振效果。理论分析了隔振方向对隔振性能和隔振代价的影响。研究为空间Stewart隔振平台设计提供了理论支持。     

多目标拦截任务分配建模与分析

对弹道导弹中段多目标拦截中任务分配模型建立进行了研究。给出了目标分配优化模型,分析了温度、位置与速度、雷达散射面积(RCS)等因素对目标威胁程度的影响,给出了目标威胁度的定量描述,基于模糊聚类和粗糙集理论设计权重分配,建立了评价目标威胁程度和拦截有效程度数学模型。用算例进行定量分析,验证了构建的模型的可行性和有效性。讨论了存在目标转移时的分阶段目标分配以及时间协同制导在任务分配中的必要性。     

移动质心再入飞行器建模及自抗扰滚动控制

基于移动质心滚动控制方案,研究了其动力学系统建模和非线性耦合系统控制的问题。不同于移动质心控制系统建模中常用的牛顿力学建模和常规拉格朗日建模法,采用准坐标形式的拉格朗日法建立了完整的系统动力学方程,避免了牛顿力学中复杂的相互作用力分析和常规拉格朗日建模法物理意义不明确的缺点。鉴于移动质心滚动控制系统的非线性、耦合性和时变性,提出把系统的非线性耦合项和外部干扰统归为未知扰动,并采用自抗扰控制(ADRC)技术进行估计和补偿,相对于常用的比例微分(PD)控制,自抗扰控制器能更好地适应系统参数的变化,具有很强的鲁棒性。最后,通过数学仿真验证了整个控制方案的可行性。     

T型翼片的两种成型工艺

针对T型翼片的技术指标,依据应力分析结果,介绍了缠绕和铺层两种成型工艺,静力试验的结果表明:两种成型工艺均满足规定的均布载荷下、挠度小于200 mm的主要技术指标,通过对比两种工艺的优缺点,认为铺层工艺更适合该翼片的生产.     

随机事元及其在解决矛盾问题中的应用

通过建立随机事件的可拓模型,给出了随机事元、随机事元的概率、随机事元集和可拓事件集的概念。在对随机事元可拓性研究的基础上给出了随机事元的拓展概率的概念。利用随机事元的多特征性,讨论了当随机事元的某一个或若干个特征及其量值改变时,由可拓变换的传导性,将在随机事元的各要素之间产生传导效应,从而导致随机事元概率的改变,进而为涉及随机事件发生的概率的矛盾问题的解决提供了有效途径。最后举例说明了利用概率的改变处理矛盾问题的方法。     

一种用于反舰导弹串联战斗部的环形切割器优化设计

为了优化设计用于反舰导弹串联战斗部前端的环形切割器,利用ANSYS／LS—DYNA有限元分析软件对相等装药条件下,不同药型罩开口角度、不同装药形状的环形切割器对靶板的切割效果进行仿真分析。仿真结论表明,60°锥角、组合体装药形状的环形切割器对靶板的切割效果更为理想。通过与相关试验数据的对比,初步验证了数值仿真的准确性。该结论有助于新型环形切割器的优化设计。     

某型机液压阻尼器设计计算

液压阻尼器是某型机旋翼研制中的关键元件。本文根据直8液压减摆器性能试验结果拟合出直8型机液压阻尼器力—速度曲线,获得直8型机液压阻尼器定压活门开启速度;采用数值仿真方法对直8液压阻尼器和某型机液压阻尼器轴向速度进行了计算;采用薄壁小孔等效阻尼系数计算公式对直8液压阻尼器和某型机液压阻尼器节流片节流孔面积进行了计算;同时进行了某型机液压阻尼器补油装置油液体积的计算。上述计算方法和计算结果可为某型机液压阻尼器结构设计提供依据。