基于离心机的超重旋转复合试验平台设计

为研发满足航空航天医学等研究要求的超重旋转复合运动模拟系统,基于离心机的转臂式结构,采用框架式的自转座椅替代传统的固定座椅,并引入链传动作为自转驱动;搭建PC+可编程逻辑控制器（PLC）+伺服电机+编码器的离心机控制系统,以及IPC+驱动器+步进电机的自转座椅控制系统;在控制系统软件设计方面注重离心机实时运行监测及便携式自转座椅的稳定性控制。对所研发的超重旋转复 合试验平台开展超重、旋转及超重旋转复合3种模拟工况的精度测试试验,结果表明,平台能够实现超重、旋转及超重旋转复合等环境模拟,离心机与自转座椅均具有较高的控制精度,运行过程安全平稳,达到了预期要求,可用于航空航天特因环境下生物体生理响应或设备测试等实验研究。     

SiC MOSFET器件单粒子烧毁仿真分析

应用于航天器的宽禁带半导体功率器件会受到空间带电粒子的影响而存在单粒子烧毁（SEB）风险。为研究单粒子烧毁的机理及防护措施,文章利用半导体工艺器件仿真（TCAD）对SiC MOSFET器件进行了SEB仿真分析,发现粒子入射最敏感位置时器件发生SEB的阈值电压在500 V。同时,通过仿真获得器件微观电参数分布特性,分析认为器件发生SEB的机理是寄生晶体管的正反馈作用导致缓冲层和基区的电场强度（5.4 MV/cm和4.2 MV/cm）超过SiC材料击穿场强（3 MV/cm）。此外,针对仿真揭示的器件SEB薄弱区域,提出将P+源区的深度向下延伸至Pbase基区底部的工艺加固思路,并通过仿真验证表明该措施使器件发生SEB的阈值电压提高到近550 V。以上模拟结果可为该类器件的抗SEB设计提供技术支持。     

管路焊接结构的随机振动疲劳损伤分析

航天飞行器管路结构在随机振动载荷作用下产生疲劳损伤,可能导致管路焊接结构的疲劳失效,影响飞行器正常飞行。为此,开展飞行器管路焊接结构的疲劳损伤分析研究。首先建立管路结构的有限元模型,并通过计算模态分析和试验模态分析验证模型的准确性;然后考虑材料疲劳特性的离散性,推导焊接材料的P-S-N曲线以及疲劳损伤的计算表达式;随后采用结构应力法开展复杂管路焊接结构的疲劳损伤分析,确定其薄弱环节的中位疲劳寿命为5.23×10⁴ s;进一步采用概率分析方法得到管路焊接结构疲劳寿命与可靠度的关系。以上研究结果可为管路及整体结构的可靠性设计提供支撑。     

太阳风扰动对极光电急流和环电流指数的影响

利用WIND卫星的太阳风观测数据和地磁活动指数, 研究了太阳风扰动对环电流SYM-H指数, 西向极光电急流AL指数和东向极光电急流AU指数的影响. 结果表明, 太阳风动压增长和减少能够同步或延迟引起地磁活动指数的强烈扰动, 其包括环电流指数的上升, 西向极光电急流指数的下降和东向极光电急流指数的上升. 太阳风动压的突然剧烈增加还能够触发超级亚暴和大磁暴. 太阳风动压脉冲引起的地磁效应具有复杂的表现形式, 这说明太阳风动压脉冲的地磁效应不仅与太阳风动压脉冲大小和持续时间有关, 还与磁层本身所处的状态有关. 时间尺度较长, 消耗能量较大的磁暴只有大的持续时间较长的太阳风动压脉冲才能激发.     

基于伪距差分增强的分布式节点时间同步方法

传统时频同步方法维持分布式节点之间同步的精度较高,但并不适用于空间非接触节点的时频同步问题.本文提出一种基于伪距差分增强的时间同步方法,给出了系统原理和基本组成,运用总体最小二乘法解算分布式节点的先验钟差信息,并利用卡尔曼滤波构建了主从节点间的时间同步算法模型.仿真校验与结果分析显示,相比独立GPS授时同步,本文提出的系统同步算法能够提高空间分布式节点同步精度,在基线距离平均为25km的条件下,可将节点同步精度控制在亚纳秒量级.     

三轴磁传感器正交性校正的矢量校准方法

提出一种基于误差分离的矢量校准法用于三轴感应式磁传感器的正交性校正.建立了正交性校正的矢量校准数学模型,针对校正过程中的安装误差进行误差项分离校正,结合卡尔曼滤波与最小二乘法对模型参数进行求解得到正交性校正矩阵.仿真和实验结果表明,基于矢量校准数学模型的校准方法可行且有效,在输入磁场2.5nT情况下,测量误差由传统方法的0.0962nT减小到0.0019nT.此方法已应用于某星载感应式磁力仪的正交性校正.     

空间目标在天基光学探测中的特性分析与仿真

分析了空间目标的分布及几何特性,研究了空间目标光学特性与天基探测系统、太阳以及目标自身参数的关系,提出了空间目标光学特性仿真的思路,建立的天基空间目标光学特性分析系统可以计算并绘制相对距离、太阳相位角及目标星等变化曲线.由于很难获取准确的空间目标实际光度数据,文中提出了对仿真结果的验证方法.通过对仿真结果的分析,得出了天基空间目标光学探测的特点,为天基光学探测和识别的研究提供了参考.     

气体介质条件下的热电偶动态特性

针对热电偶动态特性的评估问题,实现热电偶测试性能评估与气体介质条件的匹配,开展了气体介质条件下热电偶动态特性研究。通过对传统激波管的结构和功能改造,设计了动态气体温度校准装置,开展了动态温度校准标准信号溯源方法的研究,建立了热电偶动态数学模型,实现了热电偶动态特性的定量描述和试验验证。动态校准试验结果表明:基于传统激波管改造的动态气体温度校准装置可以产生频域覆盖范围宽、阶跃幅值稳定的标准温度信号,基本可以覆盖常规温度传感器的动态校准需求;所采用的动态建模方法可以较为准确地评估热电偶动态模型的阶次和参数。经实验验证,建立的热电偶动态数学模型响应与实际响应信号的相关系数可以达到0.996 7,基本可以满足热电偶动态特性评估的工程需要。     

基于量子纠缠的空间信息传输系统研究

量子通信是一种无条件安全的信息传输方式. 提出了一种基于量子纠缠的空间信息系统. 该系统以平流层平台和地球同步卫星为量子中继站, 分发纠缠光子对. 利用量子纠缠在发信者与收信者之间建立通信链路, 使用量子隐形传态进行量子信息传输. 讨论了该空间信息系统的特性, 并对其信息传输性能进行了数值分析. 结果表明该系统能够安全有效地传输空间信息.     

冲击测试动响应高速视觉测量方法

获取测试目标的动态响应参数是航天器产品冲击测试中的关键内容,传统接触式传感器方法存在安装困难、监测维度单一、难以适应复杂测试环境等缺点。提出了一种用于获取冲击测试动响应的高速视觉测量方法,利用双目视觉原理获取测试对象的三维运动轨迹,并在此基础上解析测试过程中的冲击响应参数。该方法在空气炮冲击测试试验中获取的冲击响应谱曲线与加速度计的测量结果一致,识别结果相对偏差优于10%,表明高速视觉测量方法在航天器冲击测试中具有良好的应用潜力。