烧蚀型防隔热/隐身多功能复合材料制备与性能

以轻质化为前提,基于烧蚀防热借助于溶胶-凝胶技术制备出低密度防热/隔热/隐身一体化复合材料（HRC）,有效地融合了烧蚀防热、高效隔热和宽频雷达隐身的功能。实验结果表明,多壁碳纳米管（MWNT）吸波剂均匀分散在杂化酚醛气凝胶骨架中,随着添加量的增加,HRC材料平均孔径减小,力学强度得到显著提升,添加5.0wt%MWNT的HRC与未添加相比压缩模量提高1.8倍。同时,MWNT的引入显著增加了HRC的雷达吸波性能,在4 ~ 18 GHz内反射率＜-8 dB。地面风洞考核中,HRC表现出优异的防隔热性能,最高表面温度达到1 700 ℃左右,经过400 s烧蚀后最大背面温升（20 mm）仅为153℃,近零体积烧蚀,烧蚀后仍保持着优异的宽频雷达吸波性能。     

面向航天应用的液态金属相变传热性能研究

为探究液态金属相变材料的适用范围,本文使用数值模拟手段,比较分析了以镓为代表的低熔点金属与以正十八烷为代表的石蜡类相变材料之间的传热性能。结果表明,镓更适用于应对瞬时高热流冲击,即高热流、短时间工作的电子设备散热;而正十八烷适用于低热流、较长时间工作的电子设备控温。此外,单位体积相变材料,镓模块的热控时间长于正十八烷模块;单位质量相变材料,镓模块在短时间内占优,长时间内正十八烷模块占优。针对潜在应用场景进行分析,表明了液态金属相变材料可用于航天天线TR组件和激光器芯片控温。     

温度冲击试验对固体发动机喷管堵盖结构影响的仿真分析

温度冲击试验可模拟极端温度环境对固体发动机结构的影响。本文利用三维有限元方法,通过热-机耦合,分析了一种固体发动机喷管堵盖在温度冲击中的温度、应力和应变的变化情况。结果表明:温度冲击中,喷管堵盖内存在温差,最大可达46℃;存在内应力,在铝合金支撑件/EP密封件环形界面处最大,低温-50℃时达18.1 MPa,是堵盖最先破坏的位置;EP密封件是堵盖的最薄弱环节,粘接结构最大内应力11.6MPa,分离结构9.1 MPa;得出了温度冲击下,影响喷管堵盖结构完整性的因素,表明选用低模量和合适线胀系数的密封材料,采用常温成型方法,脱开密封件/支撑件间环形交界面,可有效降低密封件/支撑件的内应力;含GFM/EP/铝合金喷管的真实发动机温度冲击试验结果与预估结果吻合。     

宇航电绝缘材料深空环境适应性研究

宇航电绝缘材料是深空探测器电信号传递和作用的界限,评估宇航电绝缘材料的环境适应性是材料选择,绝缘设计及工艺处理过程中需要考虑和优化的项目。本文从材料电绝缘性能关联的环境因素入手,介绍了深空辐射环境、热环境、气体环境及颗粒物环境及其效应,给出了深空环境适应性评估流程及验证项目及方法,为宇航电绝缘材料的选用和评估提供参考。     

LEO空间碎片甚短弧角度数据初轨确定方法对比

光学观测是空间目标观测中最常见的一种观测方式。采用扫描模式工作时光学观测得到的观测弧段弧长通常很短,有时甚至不到被观测空间目标运行周期的1%,这样的角度数据被称为甚短弧角度数据。基于近圆LEO空间碎片地基实测场景,研究比较仅利用角度数据进行初始轨道确定常用方法的性能差异,分析观测弧长对不同初轨确定算法的定轨成功率和误差的影响,为初轨确定工作提供参考。对比分析了常用的几种方法,包括Laplace方法、Gauss方法、Gooding方法和近几年提出的距离搜索算法等。大规模实测数据处理结果显示,距离搜索算法的成功率高于90%,初轨半长轴统计误差仅为25 km。初轨结果表明,距离搜索算法定轨成功率高于其他算法。研究成果可为解决空间碎片初轨确定问题提供参考。     

基于拉盖尔函数的卫星姿态预测控制方法

针对卫星在空间站中进行绕飞检测时的姿态控制问题,考虑卫星的姿态轴需要躲避禁飞区域并指向期望位置,提出了一种基于拉盖尔函数的模型预测控制方法,实现了对卫星姿态轴的控制。在模型预测控制方法的基础上,通过拉盖尔函数,将优化多个控制输入转换为优化少数的拉盖尔系数,建立了拉盖尔模型预测的控制策略,改善了传统的模型预测控制方法计算效率差的问题,减少了优化时间。采用卫星在空间站中绕飞的模型进行数值仿真验证,结果表明该方法能够使卫星的姿态轴躲避禁飞区并到达指定位置。与传统方法相比,这种基于拉盖尔函数的模型预测控制策略能够提高优化效率,减少计算时间。     

低速溅射小行星表面采样的动力学仿真

开发了适用于小行星环境的大规模三维离散元程序DEMBody,针对低速射弹溅射表层风化层的小行星采样方案,仿真了相同质量不同形状的射弹在微重力环境下垂直射入颗粒床的过程,研究了溅射物质在采样器中的运动历程及最终收集质量与射弹形状的关系。结果表明,90°锥形射弹的采样效率最高。     

仿生光磁导航技术发展研究综述

仿生导航是在仿生技术基础上发展起来的新型导航技术方法,该方法融合了仿生技术的优点,因其抗干扰性强、适应范围广的特点,迎来了研究的热潮。从仿生光流导航、仿生偏振光导航、仿生类脑导航和仿生地磁导航四个角度对近年来大量的相关文献进行了综合性地整理和分析,阐述了其导航原理、发展现状和动态,对其未来的发展前景进行了展望,指出了限制现有技术的难点和瓶颈,对未来仿生导航技术的发展提供了参考,有一定的指导作用。     

基于压电纤维复合材料的航天器动力学建模与振动抑制

压电纤维复合材料(MFC)在柔性航天器的振动主动抑制中具有很好的应用前景。利用哈密顿原理和压电驱动的载荷比拟方法,建立了带MFC压电驱动的离散形式的刚柔耦合动力学方程,采用线性二次型最优控制(LQR)算法进行主动控制。结果表明：在航天器的柔性体受到脉冲载荷激励条件下,使用MFC驱动器可以实现航天器挠性振动的快速抑制,并且同时保持中心刚体姿态的稳定性,即能够实现挠性振动与姿态运动的协同控制。基于MFC的主动控制方法对于高频响应也具有较好的控制效果。对于柔性占优的航天器,采用MFC的主动控制优于被动控制。本文方法在处理具有复杂柔性体的航天器时更具优势,更适合于工程应用。     

绳系卫星部署阶段的动力学分析

绳系卫星系统部署阶段末时刻状态决定着其编队飞行的初始状态,为了研究不同因素对绳系卫星系统部署阶段运动的影响,本文建立了一种简单的平面哑铃模型,将系绳视作有阻尼的弹簧,两个卫星视作刚体,考虑重力梯度力矩。通过仿真,发现系绳释放的速度和副星推力是影响绳系卫星系统部署阶段稳定性的主要因素。