空间太阳能电池金属栅线极限尺寸的理论研究

对空间太阳能电池金属栅线空间尺寸对电子平均自由程和电导率的影响进行了理论研究。考虑金属栅线空间尺寸小于100nm和大于电子自由程两种情况,建立了栅线空间尺寸对其平均自由程影响的物理模型,推导出栅线中电子平均自由程和电导率计算公式。计算机模拟表明:当栅线空间尺寸较小(小于2倍自由程)时,其对应的电子自由程和电导率随栅线空间尺寸的增加而快速增大,反之则快速减小;当栅线空间尺寸大于100nm时,栅线的边界对电子自由程和电导率有影响,其对应的自由程和电导率随栅线高度和宽度增加而增大,空间尺寸不同影响程度亦不同;当栅线高度和宽度达到800nm时,电子自由程和电导率达到最大值。理论上,太阳能电池栅线高度和宽度可做到800nm,可作为将来太阳能电池栅线制备的一个方向。     

基于里兹法的绳系卫星动力学仿真

同时考虑系绳质量、弹性、形变等因素的绳系卫星系统动力学仿真是复杂的非线性偏微分方程求解问题.为便于构造连续型模态函数,采用了基于牛顿定理及广义胡克定律建立的绳系卫星系统动力学模型.基于里兹法将位移函数构造为模态函数与待求系数的线性组合,进而将原本复杂的非线性偏微分方程转化为较常见的非线性常微分方程.仿真算例基于绳系系统从稳定平衡位置及面外角5.自由展开来进行,数值仿真印证了绳系系统的基本动力学特性,同时发现系绳自由展开及摆动过程中有微弱弯曲现象且计算效率不够高.     

超高速碰撞碎片散布数值分析

基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,对低轨卫星与某空间物体的超高速碰撞问题进行了数值模拟。通过确立航天器轨道高低判定准则及判定方法,分析了碰撞角度、碰撞速度对碰撞碎片散布的影响情况。仿真结果表明,低轨卫星与空间物体碰撞产生的大部分空间碎片所处轨道高度位于原卫星轨道周围;碰撞碎片的散布情况与碰撞方式密切相关,相比于上升式碰撞,下压式碰撞产生的下降碎片个数较多,上升碎片个数较少;低轨卫星与空间物体碰撞产生的空间碎片总数与碰撞相对速度密切相关,碰撞相对速度越大,碎片数量越多;随着碰撞相对速度的增大,上升碎片、下降碎片及双曲碎片的个数逐渐增加;在不改变碰撞总动量数量级的条件下,改变空间物体的速度大小对空间碎片散布的影响并不明显。     

空间用硅太阳电池带通滤波器的研究

为改善硅太阳电池在轨工作期间的性能,通过对空间用太阳电池带通滤波器结构设计和制备工艺的研究,研制出一种空间用硅太阳电池的带通滤波器并对其性能进行了测试,结果表明,采用该带通滤波器可使硅太阳电池在轨工作温度降低6°C～12°C,输出功率增加1.8%～4.1%.带通滤波器的研制对于促进高效硅太阳电池的空间应用具有积极意义.     

基于地心坐标系的预警弹道仿真研究

提出并建立了在地心坐标系下导弹被动段预警弹道的运动方程,将运动方程建立在同一坐标系下进行解算,这一方法突破了以往在导弹发射系求解导弹弹道在预警弹道仿真中的局限,同时有利于仿真子系统间的数据传输。     

绳系卫星安全捕获策略下的释放最优控制

安全捕获是绳系卫星系统空间应用的一个重要拓展。考虑系绳质量、系统质心变化及状态、控制约束,采用基于Lagrange方程的圆轨道条件下空间绳系网捕系统三维动力学模型。建立了安全捕获模型,推导得到零相对速度条件下的安全捕获末端条件。为保证方法的适用性,将基于Legendre伪谱法的连续时间最优控制问题离散为标准的非线性动态规划问题。最后在考虑释放控制前初始面外角偏差为5°的情况下,通过数值仿真验证了方法的有效性。仿真结果表明：对于远距离释放条件下的安全捕获,系统质心变化不容忽视;最小能量与绳长加速度约束下的控制响应相比最小时间与面内角约束要更平滑。     

弹道导弹总体参数两阶段快速优化方法

为实现弹道导弹总体参数快速优化,根据弹道导弹被动段弹道与椭圆弹道之间偏差为小量的特点,建立了一种基于椭圆弹道和精确弹道的两阶段优化模型,有效平衡了计算复杂度与优化精度的矛盾。在弹道导弹总体参数建模基础上,将该问题抽象为最大射程约束下最小起飞质量的参数快速优化问题。为加快模型优化进程,第一阶段优化以椭圆弹道代替精确积分弹道,采用粒子群算法进行全局搜索求得准最优解;第二阶段以第一阶段求得的准最优解作为初始解,在此基础上进行接力局部寻优并对椭圆弹道进行误差修正。仿真结果表明,该方法在保证优化效果的基础上,显著提高了优化效率,具有一定的工程应用价值。     

考虑攻击角度和时间约束的再入轨迹规划方法

针对考虑终端横向攻击角度和时间约束的再入轨迹规划问题，提出了一种纵向轨迹和横向机动轨迹相结合的高超声速飞行器再入轨迹规划方法。首先，通过再入飞行过程约束得出高度-速度剖面内的再入轨迹边界，利用改进的两个高度系数控制的高度-速度剖面规划多项式得出飞行器再入轨迹纵向剖面；然后，根据终端横向攻击角度约束预设导航点，规划出满足条件的横向机动轨迹。此外，通过对两个高度系数的调整可实现在航程不变的情况下对飞行时间在一定范围内的调节。仿真结果表明：该方法能充分适应具有攻击角度和时间约束的再入轨迹规划任务。     

空间级硅橡胶胶黏剂粘结界面改性分析

针对空间级硅橡胶与聚酰亚胺的粘结界面呈现低表面能、粘结可靠性差的现状，利用有机硅烷的润湿和键结作用对界面进行预处理，改善其粘结强度。通过FTIR、¹H-NMR和GC-MS分析，有机硅烷的主要成分中对粘结性能影响较大的是正硅酸丁酯和丙基三甲基硅氧烷，采用两种偶联剂对聚合物表面进行预处理，在聚合物间不同均相结构层通过硅烷相互扩散和互穿网络形成的分子桥可实现致密交联。力学试验表明，经有机硅烷对待粘结界面表面预处理，粘结构件的剪切强度值可达0.65 MPa；选择适当的有机硅烷作为附着力促进剂，利用其有机官能团、成膜性和交联性可提高粘结构件的可靠性。