基于伴飞模式的补给星轨道设计与优化

针对采用伴飞模式的星座燃料补给问题,本文对其补给星的轨道进行了设计与优化。在给出补给星的轨道设计之后,利用遗传算法对补给星轨道机动所消耗的燃料质量以及每次转移给工作星的燃料质量进行了优化求解,使得补给星燃料利用率达到最高。仿真结果同时给出了燃料利用率与工作星轨道高度以及星座中卫星数目之间的关系,该结论对采用伴飞模式的星座燃料补给研究提供了较好的理论参考。     

小卫星最佳温度动态范围热控设计方法研究

为探索低热惯性小卫星动态传热下的热控设计方法,首先建立双层集总参数模型,在得到温度时均量解析解的基础上,类比阻尼振荡系统,采用傅里叶变换法求解温度波动量解析解,从而建立周期变化外热流下温度动态变化与热控参数间的解析关系。以此为基础提出“最佳温度动态范围”热控设计新方法。对某型微小卫星进行“最佳温度动态范围”热控设计,并通过其在轨温度遥测量动态变化对该方法的准确性和可行性进行验证。     

航天器推力器布设对燃料消耗的影响

对航天器六自由度控制的推力分配问题进行了研究,参考卫星导航系统中几何精度衰减因子(GDOP) 的定义,首次提出了推力器构型燃料消耗因子（FCF）的概念,并将此概念用于定义推力器相对几何关系引起的期望控制量与燃料消耗间的比例关系。通过矩阵理论分析得到了燃料消耗因子随推力器数目增加而减少的结论,并通过仿真计算对结论进行了验证。     

波音与空客专利布局分析及其启示研究

在国际竞争中,欧美跨国企业通过设置知识产权壁垒,对我国企业进行阻击,薄弱的技术积累和知识产权的欠缺,使我国许多企业在融入经济全球化的过程中处于明显劣势。通过深入分析波音公司和空客公司这两家国际民机制造行业垄断企业的专利申请年度分布、申请地区分布和申请技术主题分布,从时间、空间及技术三维的角度勾勒出这两家公司的专利布局特点,并在总结波音公司和空客公司的专利策略基础上,对我国大飞机项目提出启示及建议。     

3D-Cf / Mg 复合材料的热残余应力研究

采用随动硬化有限元模型,研究了三维碳纤维增强镁基复合材料(3D-Cf/Mg)基体热残余应力的大小、分布以及不同工艺处理对热残余应力的影响。同时,对复合材料进行了高、低温处理,利用XRD定性分析了处理前后复合材料基体热残余应力的变化。计算结果表明:经过-196℃低温处理后,复合材料基体的平均Mises热残余应力由169.06 MPa减小至55.29 MPa;高温处理后,基体平均热残余应力几乎不变。该结果与实验结果吻合,证明了低温处理能明显降低复合材料基体的热残余应力。     

搅拌摩擦焊接头隧道类缺陷等强补焊工艺

针对搅拌摩擦焊接头隧道类缺陷等强补焊的应用要求,开发了基于TIG焊熔补材料、搅拌摩擦焊增强组织性能的等强补焊工艺,对补焊后的接头进行了微观组织观察与力学性能分析,评价了补焊工艺对接头性能的影响.结果表明,对焊缝同一位置进行不大于三次的重复搅拌摩擦焊,接头力学性能不会明显下降;TIG熔补焊缝经再次搅拌摩擦焊后,其焊缝组织与搅拌摩擦焊焊缝组织特征相似,不会导致接头组织恶化.采用本文开发的等强补焊工艺对某型号火箭液氧贮箱纵缝的隧道缺陷进行了等强补焊,表明该方法有效可行.     

基于故障树分析的飞船检漏间泄漏分析与建模

检漏间是飞船在航天发射场进行检漏分析的重要设施设备。在对飞船检漏间的基本结构组成进行分析的基础上,建立了基于小孔泄漏模型的飞船检漏间泄漏过程数学模型,并进行了仿真分析。同时,对飞船检漏间迷宫式密封结构的泄漏途径进行了分析,在此基础上,建立了飞船检漏间泄漏因素的故障树模型。依据该模型,通过分析排查试验,明确了泄漏故障发生的具体位置、泄漏原因以及泄漏机理。在采取针对性维修措施的基础上,飞船检漏间漏率指标达到了平均<100Pa/24h的范围,满足了设计指标<150Pa/24h的要求。实际泄漏检测试验表明：上述方法简单、有效。     

利用自然能临近空间浮空器的热特性分析

为解决临近空间浮空器驻留期间面临的“超热”、“超压”和“定点抗风”等难题,研究了一种新型的临近空间浮空器,其利用自然界的热能和风能,变“不利”为“有利”,通过简易可行的技术手段实现飞行高度和轨迹的控制,从而实现持久区域驻留。首先建立该新型浮空器的稳态热平衡模型并进行超热值的估算,然后分析系统参数。计算结果表明蒙皮的太阳吸收率和红外发射率对超热值有着重要影响,合理地选择热控涂层可以满足该新型浮空器的设计要求。     

栅格翼电弧风洞试验的气动参数模拟方法研究

为验证栅格翼防热方案的有效性,针对栅格翼单片级试验件厚度过低无法直接测量试验件冷壁热流密度的难题,提出了一种直接模拟来流气动参数的栅格翼热防护试验设计方法,能够准确考核防热方案,对类似结构的热防护试验具有指导意义。     

Computer modelling of a penetrator thermal sensor

The Philae lander is part of the Rosetta mission to investigate comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. It will use a harpoon like device to anchor itself onto the surface. The anchor will perhaps reach depths of 1–2 m. In the anchor is a temperature sensor that will measure the boundary temperature as part of the MUPUS experiment. As the anchor attains thermal equilibrium with the comet ice it may be possible to extract the thermal properties of the surrounding ice, such as the thermal diffusivity, by using the temperature sensor data. The anchor is not an optimal shape for a thermal probe and application of analytical solutions to the heat equation is inappropriate. We prepare a numerical model to fit temperature sensor data and extract the thermal diffusivity. Penetrator probes mechanically compact the material immediately surrounding them as they enter the target. If the thermal properties, composition and dimensions of the penetrator are known, then the thermal properties of this pristine material may be recovered although this will be a challenging measurement. We report on investigations, using a numerical thermal model, to simulate a variety of scenarios that the anchor may encounter and how they will affect the measurement.