皮型卫星的发展与MEMS卫星设计

按照国际通用的分类方法，皮型卫星是特指重量在1kg以下的微小卫星。随着微电子技术的发展，特别是近年来以微机电系统(MEMS)和微光机电系统为代表的微米和纳米技术的发展，使得皮型卫星的实现成为可能。由于皮型卫星在军民领域都存在着巨大的应用潜力，因此它已成为继纳型卫星之后各国争相研究的新热点。自2001年起，清华大学开展了皮型卫星方面的研究，提出研制一颗名为“MEMS卫星”的固态化皮型卫星。本文通过分析作者两年来搜集的国际皮型卫星资料，从研究背景、意义、特点、进展等方面阐述了研制皮型卫星的必要，洼和可行性，并介绍了MEMS卫星的相关研究进展情况。     

提高红外成像空间分辨率的方法探讨

由于红外焦平面器件的像元尺寸和光学系统衍射效应的影响 ,红外成像系统的空间分辨率大大低于可见光成像系统。本文介绍了目前几种主要的提高红外成像空间分辨率的可能方法 :微扫描技术、光瞳滤波器及基于解析延拓理论的超分辨率图像重构技术 ,并对这些方法在工程实际中的应用作了评述。     

梁式硅微机械陀螺结构的研究

通过分析梁式硅微机械陀螺的原理 ,确定了其结构参数。介绍制造工艺流程 ,完成了器件的制作 ,并测试出其工作谐振频率。     

某微小型卫星姿轨控计算机系统的设计

为实现卫星姿轨控计算机小型化，采用TI公司的数字处理器(DSP)TMS320F206芯片作为CPU，其他逻辑采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现，并以此为基础，将姿轨控系统其他有关仪器设备集成到计算机中，形成一台复合控制设备。研究表明，DsP可用于实现姿轨控计算机的小型化，以及今后复合控制系统的设计。     

微喷管中稀薄流动时热力学非平衡现象研究

微喷管作为微推进系统中的重要部件,其工作性能的研究对于微推进系统的设计有着重要理论指导意义。采用求解带滑移边界条件的N-S方程和直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,研究微喷管中的稀薄流动,通过设定气体分子转动松弛所需要的松弛碰撞数Z_(rot)研究微喷管中的热力学非平衡现象。结果表明:Kn0.1时,微喷管中流动开始变得稀薄,连续性假设失效,N-S方程求解结果出现误差;随着微喷管中流动稀薄程度增加,热力学非平衡现象逐渐明显;热力学非平衡现象使微喷管内气体内能转化为平动能的量减少,微喷管内速度和推力整体减小;热力学非平衡现象对微喷管流场影响大于对其工作性能的影响,考虑转动松弛对微喷管内温度场的影响大于速度场。     

嵌入式系统在微纳卫星上的应用

自20世纪80年代以来，随着微小卫星技术在世界范围内的发展，各国均在微小卫星领域进行了广泛和深层次的研究。特别是近几年来，由于微米／纳米技术水平的迅速提高，出现了许多新技术和研究成果，使得微型卫星（100kg以下）和纳型卫星（10kg量级）有了充分的发展空间。与大卫星以及100kg以上的小卫星相比，微纳卫星具有研制周期短、成本低、重量轻、体积小和功耗低等特点，这对设计和制造的各项技术提出了更高的要求。     

空问化学推进技术的发展

空间化学推进技术包括双组元推进、单组元推进和微推进技术。双组元推进技术的发展，一方面依赖于采用高能推进剂和提高燃烧室压力，另一方面依赖于推进剂提高密度、降低毒性和降低冰点。硝酸羟铵基单组元推进剂密度比无水肼大40％，蒸汽无毒，冰点低于-20℃，有望取代无水肼。现在比较成熟的两个配方硝酸羟铵-甘氨酸-水体系和硝酸羟铵-甲醇-水体系。纳米卫星则需要从微牛级到毫牛级推力的微推进技术。     

微型非晶合金齿轮微塑性成形的研究

通过微型非晶合金齿轮的微塑性成形实验和有限元模拟,研究了成形过程中载荷—行程曲线的规律。结果表明,其载荷—行程曲线可分为镦粗、齿腔填充成形和最后充满三个阶段;有限元模拟结果可用于实验过程的再现和优化。通过分析成形件的表面质量,发现微型非晶合金齿轮在成形中可能出现填充不足和氧化的缺陷,并提出相应的解决措施。     

振动轮式MEMS陀螺动力学分析

振动轮工MEMS陀螺是硅微陀螺中最具有发展前景的类型之一。本文应用欧拉动力学理论，列写了振动轮式MEMS陀螺的运动方程，在一定的假设条件下，推导出了敏感模态的输入输出关系，并指出了提高敏感性能的几条措施。     

挂滴燃烧过程中微气泡的成核

利用高速显微摄像技术观测了航空煤油RP-3的微尺度挂滴燃烧过程,分析了油滴内微气泡成核的基本机理和表现形式.在凸曲率诱发的低压成核机理下,确证了3种具体成核形式:①挂丝/油滴界面成核.挂丝温度高于油滴温度,在交界面上由于温差诱导了蒸发效应形成微气泡成核.②颗粒/油滴界面成核.微油滴内的微米量级的丝状或球状杂质颗粒及胶质颗粒形成的凸曲率侧诱导低压,成为气泡的萌生的成核点.③油滴表面凹坑成核.重组分形成筏结构与油滴表面侧的线张力和表面张力同时作用,引起油滴表面内凹,凹坑的凸曲率侧气泡成核点.这些进展为深入研究微尺度燃烧奠定了基础.