临近空间环境下封闭方腔内耦合换热特性

以临近空间浮空器载荷舱为应用背景,对复杂热边界条件下含热源的三维封闭方腔内自然对流、表面辐射和导热的耦合问题进行了数值模拟。综合考虑对流换热、长波辐射、太阳辐射等因素的影响,建立了临近空间热环境模型。通过Fluent软件用户自定义函数（UDF）引入外部非定常的辐射-对流耦合热边界条件,对腔内换热特性的昼夜变化进行研究,并分析了腔壁厚度、发射率和导热系数对其的影响。数值结果表明,腔内平均温度昼夜变化很小,约为12.9 K,但温度场分布随太阳方位变化而变化;腔内对流换热较弱,同一时刻最大温差约为71.3 K;腔壁热阻和发射率增加会削弱自然对流的强度。      

电火箭推进的空间探测器

从1959年首次进行探月(前苏联的月球1号)以来,人类已对月球进行了近90次探测;赴火星的探测器也发射了30多个。到目前为止,除冥王星外,人类对太阳系的八大行星都进行了初步探测。1998年以前,这些空间探测器的推进系统都是采用化学火箭发动机。1998年之后,陆续出现了用电火箭推进的空间探测器,如美国的深空1号、日本的缪斯C(又称隼鸟号)和欧空局的斯玛特1。为什么要用电火箭推进?它有什么特点?探测器飞行结果如何?本文对此作简要的介绍,以求引起人们的了解和关注。     

模块化空间可展开天线支撑桁架结构的热-结构分析

对模块化空间可展开天线支撑桁架结构进行空间热交变环境下的热 结构分析,为天线结构因热致变形影响形面精度和网面稳定性提供合理的防护建议。采用ANSYS APDL有限元软件建立了大口径模块化空间可展开天线支撑结构的精细化数值模型,基于已有试验分别验证了模块化可展开天线结构有限元建模和热分析模型的正确性;分析了在瞬态温度场作用下约束位置等参数对支撑桁架弦杆及拉索应力的影响和热致变形规律。研究结果表明：空间可展开天线结构的应力和变形随时间历程发展与瞬态温度场变化趋势基本一致;同一瞬态温度场下,天线结构中心模块拉索热应力最大,同圈模块的弦杆热应力幅值基本相同,其上弦杆热应力逐圈增大,而拉索热应力逐圈减小;天线结构热致变形在距离约束最远端处整体累计值最大,上层中心点处累计热致变形可达15mm左右,对天线形面精度的影响不可忽略;将天线支撑桁架结构最外侧且距离结构中心最近的模块顶角和与相邻模块竖杆拼接处作为星载天线伸展臂约束时,天线结构的热致变形最小。将该处作为模块化空间可展开天线的展开支点,并建议对天线支撑结构表面采用涂刷隔热防护复合材料涂层等防护措施,以增加天线结构在太空极端环境的适应性,从而减小温度交变对天线整体形变和网面精度的影响。     

独柱式变截面倾斜桥塔气动特性风洞试验研究

独柱式桥塔易发生风致振动,当塔柱倾斜且采用变截面形式时,风的作用下常表现出复杂的三维流动效应.为考察独柱式变截面斜塔静动力气动性能,通过桥塔刚性模型测力风洞试验测试了不同风向角下桥塔气动力系数,对比分析了桥塔三维绕流的影响.通过桥塔气弹模型测振风洞试验,测试了涡激振动起振风速及振幅,对比了来流风向及阻尼比对桥塔涡激振动的影响.研究结果表明,桥塔整体气动力系数及断面等效气动力系数沿塔高的变化规律受来流风向角的影响显著,顺桥向风作用下倾斜桥塔易发生横桥向涡激振动,提高结构阻尼比,可有效抑制涡振.     

一种改进的直接转矩控制算法

分析了转矩角与定转子磁链角速度及电机速度的关系,提出一种新的直接转矩控制算法.通过转矩角增量和定转子磁链的位置,计算出补偿转矩和定子磁链的参考电压矢量,基于空间矢量调制技术实现对逆变器电压状态的控制,改善了系统的性能.给出了仿真结果,证明了算法的合理性和有效性.     

星载多频段双极化共馈微波辐射计天线

作为“神州四号飞船”留轨段主载荷的多模态微波遥感系统中的微波辐射计天线是我国第一个工作到毫米波段的航天器天线，其工作频段跨越近6个倍频程，采用了多频、双极化共馈源偏置抛物反射面天线系统，首次应用就获成功。本文着重阐述该微波辐射计天线的多频、双极化共馈系统设计和毫米波高精度反射面天线的实现。文中还介绍了空间反射面天线的计算机机电热一体化设计。     

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。     

用于战争的美国“白云”海洋监视卫星

美国为了自身利益,从20世纪末期开始频繁发动战争,从海湾战争、科索沃,到"9·11"后连续发动的两次较大规模的"反恐怖战争",战火遍及阿富汗、伊拉克。为了获取更多、更详尽的战场情报,以便为美国的外交和军事决策提供依据,美国在这几次战争中动用了多种卫星严密监视敌对国的一些特定设施。     

空间高温材料科学实验设备研究进展

高温材料科学实验设备是开展空间材料科学研究的必要支撑。综述了世界主要航天大国关于空间材料科学实验设备的研究现状,重点剖析了国际空间站上典型材料科学实验设备的技术特点。介绍了中国空间高温材料科学实验设备的发展历程,主要体现在从最初功能简单、结构单一的模式,逐渐发展成为集材料制备、处理、实时观察、测试和在线分析等功能于一体的综合实验系统。进一步总结了空间高温材料科学实验设备的关键技术,并对中国材料科学实验设备的深入研究提出了建议。     

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。