可重复使用航天器力学试验方法及试验条件设计综述

针对可重复使用航天器的力学环境试验方法及试验条件设计,系统调研了当前最具代表性的2种国外可重复使用航天器的力学试验方法及其设计方法,包括航天飞机耐久性试验、损伤容限试验、无损检测方法,并将该方法的参照标准MIL-STD-1530D《飞机结构完整性计划（ASIP）》与我国GJB 67.6A—2008《军用飞机结构强度规范 第6部分：重复载荷、耐久性和损伤容限》进行对比分析,以及将“猎鹰9号”火箭基于Miner准则设计的部组件随机振动试验量级与试验时间与NASA-HDBK-7005、MIL-STD-1540E的计算结果进行对比分析,最后给出对我国开展可重复使用航天器力学试验方法和试验条件设计方法研究的建议。     

含冰模拟月壤水资源提取实验研究

地外水资源不仅可以确保人类在地外的生存,还能够通过光化学反应分解生成H2为火箭补给燃料,是原位资源利用的关键物质资源。文章首先对地外水资源的探测情况以及提取方法研究现状进行综述,然后基于提出的水资源提取新方法搭建了含冰模拟月壤水提取实验装置,并以CUG-1A模拟月壤为原料开展了初步的实验研究。结果显示：对于初始含冰量10%、初始温度-15 ℃的含冰模拟月壤,在500 W加热功率下,1 h之后收集到的冷凝水量为15 g。     

探针校准用ECR等离子体源特性试验研究

为验证ECR等离子体源作为探针校准装置中标准等离子体发生器的可行性,试验研究微波管电流、气压等不同放电条件对ECR等离子体源的耦合作用,以及放电产生的等离子体特征参数的稳定性、均匀性和重复性。结果表明：在合适的放电条件下,ECR等离子体源产生的等离子体特征参数重复性较好,在300 mm×200 mm的空间范围内分布均匀且在2 h内较稳定。因此,可以在探针校准装置中使用ECR等离子体源作为标准等离子体发生器。     

首颗自主地月转移微卫星“龙江二号”

本文对世界首颗独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星“龙江二号”进行了介绍。首先阐述了龙江二号的任务目标和总体方案;然后重点分析了轨道设计与控制、复杂电磁干扰的标定与抑制、宽视场三维基线干涉测量等关键技术难点;接着回顾了任务的实施过程;最后详细介绍了低频射电探测仪、沙特光学相机和VHF/UHF通信模块与学生微型CMOS相机等有效载荷,并展示了上述载荷获取的初步成果。     

嫦娥四号动力下降段图像可视化传输方案

针对嫦娥四号降落相机在动力下降段的图像可视化传输需求和深空通信下行数传信道带宽受限的矛盾,文章提出了一种动力下降段速率自适应的可视化图像传输方案,对如何保证降落相机图像下传的实时性、完整性、速率自适应性等关键问题进行了讨论,并对方案中涉及的抽帧回放算法、帧格式识别方法、合路调度算法等关键技术进行了详细说明。同时,文中给出了该方案在嫦娥四号在轨的验证情况,结果表明,在数传通信速率受限的情况下该方案实现了降落相机图像的存储管理和可视化下传,具有实时性高、速率自适应、图像下传完整等特点,可以为其他航天器数据管理系统设计提供参考。     

执行器故障下的运载火箭非奇异终端滑模容错控制

针对存在未知外部干扰和执行器卡死故障的运载火箭,提出了一种基于非奇异终端滑模面的姿态跟踪控制算法。首先,建立了考虑干扰和执行器卡死故障的运载火箭姿态控制系统多输入多输出系统模型;然后定义了运载火箭姿态跟踪系统模型,针对定义的模型,设计了一种非奇异终端滑模面,使得系统在执行器故障情况下仍能较为精确地跟踪参考信号。基于李雅普诺夫函数证明了运载火箭姿态跟踪控制系统的稳定性和有限时间收敛特性。数值仿真检验了本文基于非奇异终端滑模运载火箭姿态跟踪控制算法的有效性。     

多层分子污染膜光学效应建模分析与试验测量

为尽量精确地模拟多层分子污染薄膜对敏感光学元件透射率的影响,采用洛伦兹‒洛伦茨公式以及波在分层媒质中的传播建立光学污染效应模型,且在建模过程中考虑过渡层。对比起见,按照ASTM E 595标准进行出气试验,以信号电缆屏蔽线PVC材料外部绝缘层和33+黑色绝缘胶带为污染源,先后沉积在石英和K9光学玻璃表面,用分光光度计和质谱计测量污染薄膜的透射率与污染成分。模型的计算值与试验测量值比较显示,二者符合性较好,验证了模型的有效性。     

一种典型C/SiC构型件的热噪声适应性试验研究

航天器结构用新型C/SiC复合材料在飞行过程中会承受气动加热和噪声复合环境,容易出现疲劳破坏,需要进行地面热噪声试验考核。针对一种典型的C/SiC蒙皮骨架构型件,利用行波管开展热噪声试验研究,对试验件、试验装置和试验方法等进行介绍。利用试验获得的有效数据揭示热噪声复合环境下该C/SiC构型件的失效模式,验证其热噪声环境适应性。     

星载天线反射面型面热变形影响因素分析

星载天线在轨运行时受到周期性的温度变化影响,天线反射面会发生热变形,影响天线增益。热膨胀系数是描述结构热变形的重要参数,并且会随温度变化;在进行结构热变形分析时若将热膨胀系数视为常数会给仿真分析带来误差。文章以抛物面天线反射面为研究对象,考虑热膨胀系数随温度的变化,针对ULE玻璃和M55层合板材料的反射面,仿真分析反射面厚度、支撑位置、选用材料等因素对星载天线反射面型面热变形的影响。结果表明,对于抛物面天线,支撑约束在中间位置时反射面型面误差最大;采用ULE玻璃的优化方案可将型面误差减小约1个数量级。实际设计中还要综合考虑质量、刚度及模态特性。     

空间推进系统产品贮存寿命评估之加速老化试验方法

应用加速老化试验方法对空间推进系统产品贮存性能进行评估,首先基于空间推进系统产品的结构组成,开展各部组件的贮存性能分析,确定非金属材料部组件为该系统的薄弱环节;然后依据非金属材料的加速老化试验结果,确定空间推进系统组件级、系统级加速贮存试验条件;最终综合相关试验结果,得出全系统产品贮存寿命的评估结论。