酚醛树脂基纳米多孔材料的制备及结构调控

酚醛树脂基纳米多孔材料（Phenolic Resin-based Nanoporous Materials,PNM）是满足新一代航天飞行器轻质、高效隔热需求的新型热防护材料,传统制备方法中需使用超临界干燥技术,制备周期长、成本高。本研究通过两步法,即先合成线性酚醛树脂,再进行溶胶-凝胶的方法,实现了常压干燥PNM的制备。系统研究了固化剂含量、固化温度和固化时间对材料结构的影响和调控作用,分析了影响材料收缩率和热稳定性的因素。结果表明,PNM的微观纳米结构的变化会影响材料干燥后的收缩率,制备大颗粒、大孔径的微观结构更有利于降低材料的收缩率。而PNM的热稳定性主要受交联反应过程形成的化学结构的影响,通过优化固化剂的含量可提高PNM的热稳定性。当固化剂含量为10%,固化温度提高至150℃,固化时间延长至48 h的条件下,获得的PNM有最高的热稳定性（900℃下的残碳率为54.2%）、最发达的孔结构（比表面积为264.0 m²/g、孔容为2.67 cm³/g、平均孔径为40.0 nm）和最小的收缩率（0%）。此PNM制备方法简单、性能优异,在未来航天飞行器上有广阔的应用前景。     

用于机载大功率电子设备的新型液冷环控系统的研究

为了解决我国飞机大功率、高热流密度机载电子设备的冷却问题，本文提出了由制冷、冷却液循环、测量与控制等子系统组成的新型飞机液冷环控系统，阐述了冷却液的配制、系统多参数优化设计、冷板流阻特性曲线的准确模拟、机载电子设备发热模拟装置和建设全系统综合试验台等关键问题。分别完成了冷板换热器Q—p曲线测试、液冷系统流量分配试验、限流环尺寸确定试验和飞行环境下液冷系统性能模拟试验。研究表明，本系统是一种适用于高热流密度下机械电子设备经济的、高效的液冷环控系统。     

月面钻进真空环境模拟装置的设计与验证

探月工程（三期）项目提出了在月面进行至少2 m深度的钻取采样任务,前期需要在地面进行模拟月面钻进过程热特性的研究,为此本文发明了一套月面真空环境模拟装置。根据模拟月壤钻进试验的要求,设计了一种可从底部抽气的三段式可多次拆装的真空罐结构。考虑到模拟月壤的颗粒大小和快速抽真空的要求,设计了一种筛网状具有多层过滤结构的月壤筒。根据在真空度不变的条件下可进行连续多次钻进试验的要求,设计了可从外部操作的具有缺齿结构的月壤筒转动机构。由真空度要求和可耐粉尘的特性要求,选取了三级扩散泵组。实验表明,在不放置模拟月壤的情况下,本环境模拟装置中的真空度可达10-1 Pa,在放置模拟月壤的情况下,真空度可达7 Pa,能够满足模拟月面钻进过程热特性试验的要求。此外,通过测量抽真空过程中真空度随时间的变化情况还得出了模拟月壤出气量曲线,对模拟月壤真空系统的实验应用具有重要价值。      

深空环境下热防护材料的研究及应用进展

随着对太空探索的深入,空间飞行器所面临的环境也越趋恶劣:太空飞行过程中的高温羽流防护,高速返回再入过程中高温气动加热;长时间日光下飞行会使飞行器表面温度越来越高;一些星球上高温的大气环境导致人类现有制造飞行器的材料无法抵挡。本文搜集国内外先进热防护系统研究资料,了解重点发展方向,介绍了我国神舟飞船热防护材料以及已经开发出的新型轻质高效热防护材料,为我国今后用于恶劣环境下的飞行器材料提供一些信息和材料基础。     

Planetary protection issues related to human missions to Mars

In accordance with the United Nations Outer Space Treaties [United Nations, Agreement Governing the Activities of States on the Moon and Other Celestial Bodies, UN doc A/RES/34/68, resolution 38/68 of December 1979], currently maintained and promulgated by the Committee on Space Research [COSPAR Planetary Protection Panel, Planetary Protection Policy accepted by the COSPAR Council and Bureau, 20 October 2002, amended 24 March 2005, http://www.cosparhq.org/scistr/PPPolicy.htm], missions exploring the Solar system must meet planetary protection requirements. Planetary protection aims to protect celestial bodies from terrestrial contamination and to protect the Earth environment from potential biological contamination carried by returned samples or space systems that have been in contact with an extraterrestrial environment. From an exobiology perspective, Mars is one of the major targets, and several missions are currently in operation, in transit, or scheduled for its exploration. Some of them include payloads dedicated to the detection of life or traces of life. The next step, over the coming years, will be to return samples from Mars to Earth, with a view to increasing our knowledge in preparation for the first manned mission that is likely to take place within the next few decades. Robotic missions to Mars shall meet planetary protection specifications, currently well documented, and planetary protection programs are implemented in a very reliable manner given that experience in the field spans some 40 years. With regards to sample return missions, a set of stringent requirements has been approved by COSPAR [COSPAR Planetary Protection Panel, Planetary Protection Policy accepted by the COSPAR Council and Bureau, 20 October 2002, amended 24 March 2005, http://www.cosparhq.org/scistr/PPPolicy.htm], and technical challenges must now be overcome in order to preserve the Earth’s biosphere from any eventual contamination risk. In addition to the human dimension of the mission, sending astronauts to Mars will entail meeting all these constraints. Astronauts present huge sources of contamination for Mars and are also potential carriers of biohazardous material on their return to Earth. If they were to have the misfortune of being contaminated, they themselves would become a biohazard, and, as a consequence, in addition to the technical constraints, human and ethical considerations must also be taken into account.     

超精密车床液体静压主轴环境动态测试系统设计

本文介绍了超精密车床液体静压主轴环境动态测试系统的用途。设计了系统的总体方案,详细介绍了硬件电路,并基于Measurement Studio软件包和DAM3000M接口开发了测控软件。     

基于多滑模调节器切换的机动飞行边界保护控制

针对飞行器机动过程中关键飞行参数容易超出其边界的问题,研究了基于多滑模调节器的边界保护控制器。利用滑模方法设计多个边界调节器并采用最大/最小逻辑在各调节器之间进行切换。首先对边界约束集的正不变性以及系统最终的收敛性进行了严格的证明,然后通过将系统化为可控标准型,提出了确定系统最终收敛点的直观方法;其次通过引入分段线性滑模和分段二次Lyapunov函数对闭环系统的稳定性进行了分析;然后在此基础上给出了机动边界保护系统控制器的设计步骤;最后通过仿真表明,所设计的控制器能够保证在机动过程中关键飞行参数不越界的同时对输入指令进行很好的跟踪。     

INTESPACE试验中心为阿里安娜-V型火箭而进行的改造

文章介绍了法国宇航环境工程试验中心(INTESPACE)为满足阿里安娜-V的需要所准备进行的一系列改造.这些工作主要有:增建一个适合大型容器用的空气锁,保持厅内连续的10万级洁净度,建立一个紧凑试验区域,建造一面强效吸波墙,扩展振动设备能力以及改造原热真空设备.这些工作计划于2001年初全部完成.改造工作的完成将保证INTESPACE在独立的欧洲试验中心中继续处于领先地位.     

空间碎片失效概率分析软件标准的校验

空间碎片失效概率分析软件是“空间碎片防护设计软件包”的重要组成部分。文章简单介绍了失效概率分析软件的组成结构,并根据国际标准对失效概率分析软件进行详细校验。     

高超声速气流非结构化网格DSMC算法研究

高超声速气动热力学环境的研究是直接涉及飞行器轨道控制、热防护设计的关键问题之一。文章通过研究稀薄气体热化学非平衡态中的热力学环境,采用非结构化DSMC程序对“火星探路者号”（Mars Pathfinder）探测器的Ballute减速装置在地球大气层和火星大气层中的高超声速飞行进行了数值模拟,计算得到了流场的温度分布、探测器壁面的热流密度分布,分析表明稀薄气体热化学非平衡态对飞行器流场有影响。将仿真结果与NASA兰利研究中心的计算结果作了比较,二者吻合很好。研究结果可用于飞行器热防护设计。