基于排队模型的航天器环模设备负载能力分析

一般真空热试验对于空间环境模拟设备的占用时间长达7～30天。随着发射任务量的增加,试件排队等待进行试验的情况时有发生。文章针对这种情况,以一组中型环模设备为对象,统计分析了其近5年的试验任务量,结果显示：试件的到达间隔时间近似服从负指数分布,试验持续时间近似服从Gamma分布。基于此,建立了描述试件进行真空热试验的M/G/k排队模型,通过蒙特卡罗方法给出了不同试验持续时间分布、不同任务量下的平均排队长度、平均排队时间等关键指标,可为未来相应设备的建设与规划提供参考。     

基于聚类的航天器多余物粒径特征识别方法

针对焊锡粒多余物粒径特征识别过程中,粒径区分度不足和粒径特征参数类间交叉对分类准确率的不利影响,提出基于聚类的高精密航天器多余物粒径特征识别方法。从信号时域与频域分析技术出发,选取多个特征参数构建多余物粒径初始特征参数向量;采用Fisher比量化各个特征参数对粒径的区分能力并削除贡献率较低的特征参数,从而构建最终多余物粒径特征识别模型;用K均值聚类算法对无标记的不同粒径等级训练样本进行学习后揭示不同粒径等级下输入特征参数的分布规律,实现混合粒径的识别。验证试验表明,在含单个和2个多余物的情况下,多余物粒径的总体识别准确率达81.8%,满足实际要求。     

基于光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计的电路诊断方法

为考查应用新型磁强计——金刚石氮空穴（nitrogen-vacancy, NV）色心系综磁强计进行电路诊断的可行性和可靠性,从金刚石NV色心系综磁强计的基本原理出发,搭建了一套光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计测试实验系统,将探头紧贴于电路导线外壳,通过测量磁强计处磁场信号的变化实现对电路的诊断。实验结果表明,金刚石NV色心系综磁强计对电路异常引起的磁场变化响应明显,对电流的分辨率优于50 mA;当探头和导线距离发生变化时,观测信号曲线呈现明显的台阶,空间分辨率优于0.4 mm。本系统采用更加简洁的方案实现了10 μT量级磁场分辨率的性能指标,能够诊断出电路的电流变化并进行精确定位,可广泛应用电路无损检测及可靠性评估。     

音叉振动电容式表面电位测量装置设计

文章针对振动电容式表面电位测量传感器核心组件——振动音叉进行详细设计,分析得出适用于电位检测的音叉振动形式,确定出音叉结构参数及驱动方式;进行基于传递函数的传感器灵敏度及精度影响因素分析;提出基于电荷感应与静电场仿真的电位测量装置设计方法,得到的传感器灵敏度与理论计算结果一致,并最终通过样机标定实验验证了传感器设计的正确性。     

离子推力器栅极非预期电击穿评述

离子推力器栅极组件易发生非预期电击穿,不但影响离子推力器的工作稳定性与可靠性,还会对推力器栅极组件和电源造成严重危害,甚至导致其失效。文章从离子推力器地面试验现象出发,归纳评估非预期电击穿的击穿特性及机理,并在此基础上归纳评估不同电击穿类型及其危害性,最后给出离子电推进电击穿的后续研究建议。     

重力差异导致的航天器设备安装精度变化量评估

为评估在轨和地面环境间由于重力差异导致的航天器设备安装精度的变化量,对27颗已发射运行的小卫星在地面环境空载和满载状态下设备安装精度的变化量进行了统计分析,得到对数正态分布模型的线性回归关系和参数估计值。结果表明：用该模型预测的航天器设备安装精度在空载和满载状态下的变化量均值与实测值的相对误差不超过10.6%,说明对数正态分布模型可较好地表征航天器设备安装精度在空载和满载状态下的变化量分布。以上研究可为在轨设备安装控制提供参考。     

热解碳基泡沫结构应用于热真空吸波箱技术研究

针对卫星通信系统考核用热真空吸波箱对结构吸波材料的需求,文章采用前驱体法和热解工艺制备了以热解碳为基体的轻质泡沫结构吸波材料。性能测试结果表明：该材料不仅适用于高真空、高低温循环热真空吸波箱环境,而且具有适合尖锥型高效吸波结构设计的宽频带、宽温域高介电损耗的电磁特性。在此工作基础上,以开展无源互调（PIM）吸波箱研制为例,分别建立电磁波室温远场平面波照射仿真模型和吸波箱内宽温域电磁波近场球面波照射仿真模型。综合两模型仿真结果,确定了该吸波材料尖锥+底板结构的具体尺寸。结果表明其吸波性能满足国军标的考核要求。     

空间辐射对空间站航天员的剂量影响分析

为有效实施对航天员的空间辐射防护,采用计算机断层扫描数据（CT）建立了精细化男性体素模型;基于Geant4建立蒙特卡罗程序计算空间站轨道辐射经过舱壁（5 g·cm^-2等效铝屏蔽）后在体模中的辐射剂量;分析了不同辐射粒子在体素模型组织或器官中的吸收剂量、当量剂量和有效剂量。计算结果表明：航天员体内吸收剂量大约80%来源于地球辐射带（ERB）质子;大约14%来源于银河宇宙线（GCR）质子;α粒子的剂量贡献占比约为5%;其余重离子的剂量贡献占比在1%左右。另外,航天员吸收的当量剂量和有效剂量50%左右来自于ERB质子,另50%左右来自于GCR粒子。计算结果将有助于评估航天员在空间站舱内的潜在辐射风险并提供辐射防护参考。     

高分辨率遥感小卫星微振动全链路集成建模与验证

为全面分析飞轮微振动对高分辨率光学遥感小卫星系统的不利影响,建立遥感小卫星光学–姿控–结构全链路集成分析模型,在设计阶段评估隔振系统对微振动的抑制程度,计算相机综合像移结果。首先,以飞轮扰振为输入建立两级隔振动力学模型;然后建立线性光学系统像移与镜体自由度的函数关系,构建卫星姿态控制系统简化模型,计算卫星在隔振下的姿态角速度稳态误差和像移;最后开展地面测量和在轨微振动校验。结果表明：集成分析模型计算的相机最大像移为0.129 8 px,卫星在扰振力矩作用下姿态稳定度为7.5×10^-6 rad/s;地面试验中相机像移频域单方向最大为0.114 8 px,姿态稳定度7.5×10^-6 rad/s;在轨成像相机像移频域最大为0.084 6 px,期间姿态稳定度达到7.0×10^-6 rad/s。建模计算和实际测试结果处在同一水平,验证了模型的有效性。     

基于多目标遗传算法的差速器壳体轻量化设计

针对某新能源汽车差速器壳体需在满足行驶工况的刚强度要求下实现轻量化,提出一种基于多目标遗传算法NGSA-II和参数化模型相关联的优化设计方法。首先通过SolidWorks和ANSYS的联合仿真,对差速器壳体的大端、小端、法兰及主减速器外圆等部位的厚度实现参数化手段,并通过模态分析和静力学计算证明壳体有足够的优化空间;然后构建尺寸变量同优化目标之间的响应曲面;最后基于多目标遗传算法,建立以质量最小和壳体最大应力最小为目标的优化模型,对差速器壳体进行轻量化设计。结果显示：优化后壳体总质量从6.80 kg减为6.10 kg,减少了10.3%;壳体最大应力降低了9.9%;同时壳体的最大变形量在安全范围内,证明基于多目标遗传算法进行轻量化设计是可行的。