Thrusting maneuver control of a small spacecraft via only gimbaled-thruster scheme

The thrust vector control (TVC) scheme is a powerful method in spacecraft attitude control. Since the control of a small spacecraft is being studied here, a solid rocket motor (SRM) should be used instead of a liquid propellant motor. Among the TVC methods, gimbaled-TVC as an efficient method is employed in this paper. The spacecraft structure is composed of a body and a gimbaled-SRM where common attitude control systems such as reaction control system (RCS) and spin-stabilization are not presented. A nonlinear two-body model is considered for the characterization of the gimbaled-thruster spacecraft where, the only control input is provided by a gimbal actuator. The attitude of the spacecraft is affected by a large exogenous disturbance torque which is generated by a thrust vector misalignment from the center of mass (C.M). A linear control law is designed to stabilize the spacecraft attitude while rejecting the mentioned disturbance torque. A semi-analytical formulation of the region of attraction (RoA) is developed to ensure the local stability and fast convergence of the nonlinear closed-loop system. Simulation results of the 3D maneuvers are included to show the applicability of this method for use in a small spacecraft.     

航空发动机全飞行包线稳态划分方法研究

航空发动机在鲁棒控制器设计过程中存在飞行包线区域难以系统划分的问题,为此,提出基于推力耗油率特性和基于动压耗油率特性的航空发动机飞行包线划分法。根据某型涡扇发动机在全包线范围内稳态工作时的推力、耗油率及动压特性,结合大气条件的客观规律,通过两种划分方法将飞行包线划分为65 个区域,用每个区域对应标称点的参数代替其周围小偏差区域和边界点参数。通过对该发动机全包线内各区域标称点与边界点参数的对比,证明两种方法均对全飞行包线划分有效,可为后续航空发动机控制器设计提供理论基础。     

A参量在高频阻抗测量中的应用

根据微波网络理论提出了利用A参量求解高频阻抗的新方法,并将其应用于网络分析仪系统,对短波阻抗进行了测量。实践证明,该方法与传统的利用S参量的方法(利用反射系数)相比大大地拓宽了阻抗测量范围,在通用仪器上获得了比专用仪器高的测量精度,同时还解决了网络分析仪与非同轴网络的连接问题。     

液氧/煤油火箭发动机推力和混合比的非线性调整研究

对液体火箭发动机推力和混合比的大范围非线性调整,提出了分级迭代直接求解高维非线性方程组的计算方法,并对液氧／煤油补燃循环火箭发动机的典型调整方案进行了计算分析,得到了考虑作为冷却剂的燃料温升、主涡轮入口燃气温度、主涡轮泵转速、发动机真空比冲以及燃气发生器喷注器压降和主燃烧室喷注器压降约束下发动机推力和混合比的最大可调域。     

Dayside ionospheric uplift during strong geomagnetic storms as detected by the CHAMP,SAC-C,TOPEX and Jason-1 satellites

Ionosphere response to severe geomagnetic storms that occurred in 2001–2003 was analyzed using data of global ionosphere maps (GIM), altimeter data from the Jason-1 and TOPEX satellites, and data of GPS receivers on-board CHAMP and SAC-C satellites. This allowed us to study in detail ionosphere redistribution due to geomagnetic storms, dayside ionospheric uplift and overall dayside TEC increase. It is shown that after the interplanetary magnetic field turns southward and intensifies, the crests of the equatorial ionization anomaly (EIA) travel poleward and the TEC value within the EIA area increases significantly (up to ∼50%). GPS data from the SAC-C satellite show that during the main phase of geomagnetic storms TEC values above the altitude of 715 km are 2–3 times higher than during undisturbed conditions. These effects of dayside ionospheric uplift occur owing to the “super-fountain effect” and last few hours while the enhanced interplanetary electric field impinged on the magnetopause.     

预混可燃流体在大长径比圆管内流动传热点燃研究

通过对预混可燃流体在大长径比圆管内的流动和传热的分析,首次提出一种用于脉冲火箭发动机多次点火的方法。新型发动机中,预混可燃流体在流动过程中被加热,并自动点火,按需要通过迅速散热保证熄火,从而实现了任意脉冲的自动点火和熄火,并可实现推力调节。对这种点火方法进行了理论分析和实验研究,成功地得到了5个工作脉冲。     

直连式喷气发动机试车台试验件进气的联接方式及有关问题

针对直连式喷气发动机试车台稳定段同试验件的联接问题，根据空气流量测量、补氧及推力测量等不同试验目的与要求，讨论了选择联接方案对试验结果的影响。结果认为，模拟总温较高时，音速喷嘴流量测量联接方式应慎重选用；采用能够测量进、出口压力的迷宫密封方式，可以根据喷嘴及回绕式阻隔件流动理论计算出空气泄漏量并可测出压力损失值，从而对试验所要求的补氧量及推力测量提供较准确的修正。     

轨姿控发动机动态推力与推力矢量测试系统研制

针对目前轨姿控发动机动态推力与推力矢量测试系统测量精度低、测试覆盖面不全及操作的复杂性,研制了一套基于压电测力平台的动态推力与推力矢量测试系统。此系统的研制攻克了测力平台结构参数优化技术、标准信号发生器设计技术、测试相间干扰处理技术等五项关键技术点.实现了连续脉冲力及多方向力的测量,系统操作可靠、便捷,各项测试指标满足总体要求,为动态推力及推力矢量测试提供了手段。     

对象驱动的软件测试性度量

为了使用统一的方式度量各种软件的测试性,降低测试性度量的难度和费用,提出一种对象驱动的软件测试性度量方法. 方法基于一个由测试性度量、易测试特性度量、测试性因素度量及其关系构成的软件测试性度量框架,首先分析度量的对象,确定对象的类型、对象所属软件的类型和测试情况;然后根据软件的类型和测试情况,从度量框架中选取匹配的元素,构造一个专用的软件测试性度量框架;最后根据度量对象的类型,使用专用软件测试性度量框架中的元素计算测试性因素、易测试特性或测试性. 应用表明方法能够得到软件测试性的定量结果,预计测试资源,为软件测试提供帮助.      

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。