Finite element reconstruction approach for on-orbit spacecraft breakup dynamics simulation and fragment analysis

Breakup model is the key area of space debris environment modeling. NASA standard breakup model is currently the most widely used for general-purpose. It is a statistical model found based on space surveillance data and a few ground-based test data. NASA model takes the mass, impact velocity magnitude for input and provides the fragment size, area-to-mass ratio, velocity magnitude distributions for output. A more precise approach for spacecraft disintegration fragment analysis is presented in this paper. This approach is based on hypervelocity impact dynamics and takes the shape, material, internal structure and impact location etc. of spacecraft and impactor, which might greatly affect the fragment distribution, into consideration. The approach is a combination of finite element and particle methods, entitled finite element reconstruction (FER). By reconstructing elements from the particle debris cloud, reliable individual fragments are identified. Fragment distribution is generated with undirected graph conversion and connected component analysis. Ground-based test from literature is introduced for verification. In the simulation satellite targets and impactors are modeled in detail including the shape, material, internal structure and so on. FER output includes the total number of fragments and the mass, size and velocity vector of each fragment. The reported fragment distribution of FER shows good agreement with the test, and has good accuracy for small fragments.     

航空电子AFDX与AVB传输实时性抗干扰对比

为满足未来航电系统音视频信息传输的需求,考虑车载嵌入式系统的候选实时多媒体网络AVB在航电环境中的应用,并对AVB与AFDX的传输进行了对比研究。首先构建AVB与AFDX标准对比;其次提出基于网络演算的AVB和AFDX端到端延迟计算方法;然后通过定义不同的消息传输场景,采用理论方法分析消息传输实时性的干扰要素;最后利用仿真方法予以验证。在典型1 000条虚拟链路的组网规模下,结果显示:AFDX高优先级流量的端到端延迟优于AVB,对于低优先级流量端到端延迟,则AVB和AFDX各有优劣;但受突发的流量影响,在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的低优先级流量干扰情况下,高优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为0.25%,在AFDX中为0.38%;在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的高优先级流量干扰情况下,低优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为5.17%,在AFDX中为10.25%。结果表明:时间敏感消息在AVB网络中传输实时性的抗干扰能力优于AFDX。     

精密GPS卫星钟差的改正和应用

分析了 GPS卫星钟差的变化特性,探讨了利用 GPS地面跟踪站的观测数据估算GPS卫星钟差的可行性.建立了相应的算法和软件系统,并把由地面跟踪站的实测数据估算的卫星钟差用于星载 GPS定轨计算,得到优于1m的定轨精度.     

大气中层顶区域波相互作用的一个观测个例

利用SOUSY VHF雷达的观测数据分析了极区中层顶83.4-91.2km范围内大气风场波动的非线性相互作用。大气风场的谱在不同高度上均有明显的潮汐分量峰值，纬向风分量中35h波、半日潮和8.9h惯必重力波构成共振相互作用对，经向风分量中33h波、半日潮和19h惯性重力波构成共振相互作用对。双谱分析表明，这些共振对在许多高度上都发生耦合，35h或33h波振幅的极小值与半日潮的极大值出现的高度几乎相同，呈现出明显的非线性相互作用在空间上不是局域的，而是存在于中层顶区域的几乎所有高度上，这种相互作用不仅导致半日潮振幅随时间的变化，也使半日潮的振幅随空间变化。35h和33h波动可能是在其他时段或其他位置通过行星波与周日潮相互作用产生的，然后传播到观测点并与半日潮发生相互作用。     

基于蓝牙4.0的接近度分类室内定位算法

蓝牙4.0技术已经广泛应用于手机、平板电脑等移动终端设备,使得利用其实现室内定位具有极其广阔的应用前景。通过对蓝牙4.0技术的研究,根据蓝牙4.0 RSSI损耗特征进行接近度分类,提出一种限定区域k-近邻改进算法。实验结果表明,运用优化后的RSSI指纹定位算法室内定位平均误差可达到dm级,可充分满足商用室内LBS“m级”的定位精度和“s级”响应的需求。     

深空探测器大口径天线指向在轨标定方案

基于深空探测器配备的大口径天线的指向精度要求,给出了一种深空探测器大口径天线在轨指向的标定方案,以解决深空探测器安装的大口径天线的在轨指向评价问题。通过对飞行器特点和约束条件的分析,结合"嫦娥4号"中继星天线的具体情况,采用星地协同工作的方法,给出了天线指向在轨标定的方案,并明确了标定的实施流程,最后对标定过程中的误差情况进行了分析。本方案可推广应用于其他深空探测器大口径天线指向标定方案的设计。     

S波自旋单态底夸克偶素衰变到粲夸克对

对S波自旋单态底夸克偶素衰变到粲夸克对进行了研究,同时还研究了S波自旋单态和自旋三重态底夸克偶素衰变到D介子对。利用BaBar实验组测量得到的自旋三重态底夸克偶素衰变到D介子分支比的数据,发现自旋三重态底夸克偶素的色八重态矩阵元远小于理论预言,理论预言要比实验上限大20倍以上;得到S波自旋单态底夸克偶素衰变到粲夸克对的分支比的理论预言,可以进行实验测量从而研究色八重态矩阵元;得到S波自旋单态底夸克偶素衰变到D介子对的分支比的理论预言,与其他理论预言差异较大。这些预言可以通过BelleⅡ的实验进行验证,从而得到更多强子化的信息。      

具有初始热变形的转子系统振动响应分析

航空发动机热起动时的温度分布不均会使转子产生初始热变形,进而引起发动机振动过大,甚至导致起动失败。针对此问题,以航空发动机中的典型转子为对象,根据初始热变形对转子振动的影响建立相应的动力学方程,并通过模态坐标变换分析初始热变形对转子系统振动响应的影响。结果表明,初始热变形相当于对转子作用了附加激励,包括转轴初始弯曲激励、附加不平衡激励和附加陀螺力矩激励,上述激励均与转速同步。其中,附加不平衡激励和附加陀螺力矩激励大小与转速有关,对转子通过各阶临界转速的振动响应均有较大影响;转轴初始弯曲激励大小与转速无关,主要影响低阶临界转速的振动响应。      

LD30铝合金与304不锈钢低温钎焊润湿性研究

采用LD30铝合金与304不锈钢低温钎焊工艺进行润湿性研究。通过润湿性研究对比,选用了60Sn-40Pb、Sn-3.5Ag和35Sn-40Pb-25Bi3种 适用于LD30铝合金和304不锈钢的低熔点钎料,并针对每种钎料选取与之相匹配的钎剂。分析了接头的微观组织、化合物相成分和X射线探伤。结果表明:60Sn-40Pb 和35Sn-40Pb-25Bi与H₃PO₄组合在304不锈钢上润湿性很好;不锈钢与镀镍层铝合金钎焊试验时,60Sn-40Pb和35Sn-40Pb-25Bi与50% H₃PO₄+50%乙二醇组合润湿性很好;Sn-3.5Ag 钎料润湿性相对较差。