非凸二次约束下航天器姿态机动路径迭代规划方法

针对复杂约束下航天器姿态机动路径规划问题,首先描述和分析了航天器姿态机动过程中面临的动力学和运动学约束、有界约束、姿态指向约束,把姿态指向约束利用非凸二次型进行表述;其次从能量最优角度出发,将该约束机动问题归纳为非凸二次约束二次规划问题;然后引入线性松弛技术,将该问题转化成双线性规划问题,求出其中一个变量的凸包络和凹包络,降低求解复杂度,从而求出原问题的一个线性松弛。同时为了提高求解精度,提出一种基于评价函数的迭代规划算法,利用线性松弛求出的解作为初值,通过评价函数进行迭代规划,最终求出原问题的最优解。仿真结果表明该方法不仅可以满足复杂的姿态约束,得到全局姿态优化路径,而且能够降低能量消耗。     

月面钻取采样回转齿轮副啮合生热试验研究

针对月面钻取采样装置的回转齿轮副啮合热进行理论分析,依据辐射换热定律建立了理论温升模型;模拟实际月面真空、带载工况并开展试验研究。分析了啮合热在月面高真空环境的制约条件下,向机体外传播的方式、传热途径以及散发不畅时的积聚作用对附近运动副工作特性的影响。研究结果表明：回转齿轮副作为钻具驱动单元动力传递的中间环节,在20Nm负载转矩工况下持续运行40分钟,理论预测最大温升28.66℃,与试验测量的最大温升结果28℃相吻合,充分验证了钻进驱动单元热设计的正确性,准确地识别出回转齿轮副啮合热积聚的潜在风险。     

喷水预冷却发动机与导弹一体化设计

以一种高声速导弹作为应用对象,计算了喷水预冷却发动机的安装特性,建立了导弹/喷水预冷却发动机一体化设计的约束分析和任务分析模型,给出了高超声速导弹的升阻特性的确定方法,结合任务剖面、导弹的重量组成以及发动机模型,取爬升率为100m/s,80m/s和50m/s对导弹的爬升和加速任务段进行约束分析,选择巡航马赫数为4.0,5.0和6.0三种情况进行了导弹任务分析。计算结果表明,建立的导弹/发动机一体化约束分析与任务分析模型合理,当巡航马赫数小于5.0时,虽然装备喷水预冷却发动机与亚燃冲压发动机的导弹相比爬升率和加速度较低,但是导弹射程却有较大幅度的提高,因而在高声速导弹的应用是可行的。     

“动中通”三轴天线跟踪机理研究

基于捷联跟踪式三轴天线“动中通”系统推导了天线姿态角求解算法,并且定义了天线俯仰角和方位角范围。针对工程中出现的三轴天线“动中通”系统在低纬度地区跟踪卫星时天线方位角跳变的情况,在理论分析的基础上结合仿真得出了天线姿态角突变的机理。由于卫星矢量在车体系内水平两个坐标分量的符号会出现改变,从而引起天线方位角的突变,引起伺服系统驱动能力不足,致使跟踪中断。最后针对该问题设计了两种解决方案。     

Libration point orbits for lunar global positioning systems

With the development of lunar exploration, a lunar global positioning system (LGPS) is demanded for both on-ground and in-flight lunar exploration missions. The traditional configuration of constellation requires at least eighteen satellites to cover the whole lunar surface continuously. In this paper, the configurations of the libration point orbits (LPOs) constellations are investigated. By using the constellations on the Earth–Moon _L1$L_1$ and _L2$L_2$ LPOs, the basic functions of the LGPS can be realized by using eight to fourteen satellites. First, the LPO and the combinations of LPOs, which can be used in the constellations of the LGPS, are investigated. The criteria and procedures of the configuration design are introduced. Second, the configurations of LPOs constellations are investigated in the Earth–Moon circular-restricted three-body problem (CR3BP). The size of the LPOs and the distribution of the satellites on these LPOs are determined by using an exhaustive algorithm and a global optimization method, respectively. The key performance parameters of these constellations are computed. Third, the constellations with good performance in the CR3BP are redesigned in the more accurate Earth–Moon based Sun-perturbed bicircular four-body problem (B4BP). Moreover, in order to avoid the ground coverage problem caused by the perturbation of the Sun, some modifications are implemented, and the configuration of the no blind area LGPS in the B4BP is obtained.     

椭圆轨道非线性相对运动模型的周期解与应用

在长期的航天器编队飞行中传统的基于线性相对运动模型设计编队保持轨道的方法会引起较多的燃料消耗.首先采用摄动法解析地求得了考虑二阶非线性项时椭圆轨道相对运动模型的周期性条件和周期解;然后以此周期解为参考轨道设计了基于Lyapunov稳定的PD保持控制律.仿真结果表明:基于椭圆轨道非线性相对运动模型的周期解较基于椭圆轨道线性相对运动模型的周期解,精度明显提高;以前者为参考轨道的保持控制与以后者为参考轨道的保持控制相比,燃耗明显降低.     

基于小波变换的光纤周界定位系统

为提高基于双Mach-Zehnder干涉仪结构的光纤周界定位系统的定位精度,对信号频率范围及信噪比对系统定位精度的影响进行了理论分析和仿真研究.在此基础上,提出在选用光缆时需要兼顾对外界振动的敏感性和对外场复杂环境的适应性,以确保在长期可靠运行的前提下,扩展采集信号的频率范围;使用小波阈值降噪算法,提取振动信号的有效频率成分,滤除噪声,提高信噪比.最后进行了监测距离31 km的外场实验,验证了所选用光缆的优良性能和小波降噪算法的有效性.     

多层波纹管焊接接头设计与焊接工艺研究

介绍了多层波纹管焊接接头结构形式,分析了多层波纹管的焊接工艺性及工艺难点。采用滚焊+熔焊的焊接工艺,解决了焊接后焊缝气孔缺陷、熔深浅的问题。改进后的批产试验件焊缝一次交检全部达到I级标准,并通过地面单元试验考核。     

低温微量润滑技术铣削高强钢的试验研究

在传统切削加工中,为提高刀具使用寿命,减少切削热的产生和提高表面质量,常将切削液浇注到切削区进行冷却润滑[1-2].随着制造业的发展,切削液的使用量日益增多,而它带来的负面影响也引起人们的重视.     

硅微加速度计控制系统设计

由于静电场的负刚度导致控制回路系统的不稳定,因此静电力闭环硅微加速度计控制系统设计是硅微加速度计技术的关键核心技术,也是硅微加速度计设计的难点技术之一。在硅微加速度计项目研制过程中,我们解决了仪表回路系统的稳定性问题、高增益和带宽的问题,保证了仪表启动的快速性、精度和稳定性。