Semi-analytical investigations of high area-to-mass ratio geosynchronous space debris including Earth’s shadowing effects

This paper investigates the long-term perturbations of the orbits of geosynchronous space debris influenced by direct radiation pressure including the Earth’s shadowing effects. For this purpose, we propose an extension of our homemade semi-analytical theory [Valk, S., Lemaître, A., Deleflie, F. Semi-analytical theory of mean orbital motion for geosynchronous space debris under gravitational influence. Adv. Space Res., submitted for publication], based on the method developed by Aksnes [Aksnes, K. Short-period and long-period perturbations of a spherical satellite due to direct solar radiation. Celest. Mech. Dyn. Astron. 13, 89–104, 1976] and generalized into a more convenient non-singular formalism. The perturbations accounting for the direct radiation pressure with the Earth’s shadow are computed on a revolution-by-revolution basis, retaining the original osculating Hamiltonian disturbing function. In this framework, we compute the non-singular mean longitude at shadow entry and shadow exit at every orbital revolution in opposition to classical approaches where the singular eccentric anomalies at shadow entry and shadow exit are computed. This new algorithm is developed using non-singular variables. Consequently, it is particularly suitable for both near-circular and near-equatorial orbits as well as orbits which transit periodically around null eccentricities and null inclinations.The algorithm is tested by means of numerical integrations of the equations, averaged over the short periods, including radiation pressure, J₂, the combined Moon and Sun third body attraction as well as the long-term effects of the 1:1 resonance occurring for geosynchronous objects. As an extension of [Valk, S., Lemaître, A., Anselmo, L. Analytical and semi-analytical investigations of geosynchronous space debris with high area-to-mass ratios influenced by solar radiation pressure. Adv. Space Res., doi:10.1016/j.asr.2007.10.025, 2007b], we especially apply our analysis to space debris with area-to-mass as high as 20 m²/kg. This paper provides numerical and semi-analytical investigations leading to a deep understanding of the long-term evolution of the semi-major axis. Finally, these semi-analytical investigations are compared with accurate numerical integrations of the osculating equations of motion over time scales as high as 25 years.     

地面模拟微重力条件下Cu-Pb合金的制备及微观结构与摩擦性能研究

利用地面上建立的微重力电磁模拟设备成功制备出了Cu-Pb二元难混合金,并对其微观组织结构与摩擦性能进行了分析与测试。样品SEM分析结果表明,模拟微重力状态下制备的合金样品较好地克服了地面上因重力影响而产生的严重成分偏析,少数弥散相较均匀地分布于基体中,少数相含量越低,弥散体尺寸越小,分布越均匀;摩擦性能测试结果显示合金模拟样品的摩擦性能明显好于基体金属,且摩擦系数随少数相Pb的含量的增大而减小,体积磨损率随少数相含量的增大先快速减小而后又缓慢增大。同时对实验结果进行了简单的分析与讨论。      

新型S波段宽频微带天线阵研究

微带天线是一种小型化、低剖面、可共形天线,研究了采用双层双排平行放置贴 片形式的二元微带贴片天线阵,通过缝隙耦合的馈电形式,可实现S波段宽频带通信技术要 求。给出了此类天线的设计方法,讨论了基片厚度对天线辐射特性的影响;通过基于时域有 限积分法的CST软件包仿真计算,得到该天线端口反射系数小于-10dB（VSWR<2）的相对带宽 为24％,满意的方向图带宽和增益特性,理论计算结果与实测值保持一致,验证了这种结 构天线较好的实际应用性能。     

热屏绝热型热流计可行性分析

热平衡试验是航天器热控设计的重要环节,外热流模拟和测量是热平衡试验的两个关键因素。两者的不准确将给热平衡试验带来不可预估的影响。因此热流测量技术是热平衡试验的关键技术之一。目前使用的热流计测量低热流密度时存在较大误差,为此研制一种高精度热流计——热屏绝热型热流计来测量热流。该热流计主要包括敏感面和热屏两部分。敏感面用来测量热流,热屏则为敏感面提供一个绝热环境。其关键技术是在热屏和敏感面充分隔热的基础上,采用跟踪控温的方法使热屏和敏感面的温度相同,从而使两者之间的热交换可以忽略。文章利用热分析计算分析了该热流计其敏感面和热屏的等温性能满足热流测量要求;并利用试验证明了跟踪控温技术可行,热屏和敏感面温度一致,从而说明了该热流计测量热流的可行性。     

一种高精度温度控制的复合方法及其应用

介绍了一种用于高精度温度控制的复合方法及其在恒温槽上的成功应用.该方法集Fuzzy逻辑和专家式智能PID(比例、积分、微分)控制于一体,充分运用了专家的人工调节经验和PID控制的定量调节特性,较好地满足了高精度控温中的高精度与快速性要求.采用了简单新颖的PID参数在线修正和温度变化预报方法,易于实现.用于恒温槽时控制精度优于0.01℃.实践证明该方法在高精度控温中具有良好的控制效果.      

复杂陶瓷件烧结过程温度场数值模拟及仿真

随着陶瓷应用领域的不断扩展,对其品质要求也越来越高.而传统的设计工艺与制造过程是相分离的,到最终生产工艺的定型需要大量的反复修改.为解决传统陶瓷设计工艺只能依靠经验的现状,节约成本,缩短生产周期,故开发了复杂陶瓷零构件烧结过程计算机仿真软件.首先借助传热学原理来建立温度场模型,其次借助有限差分法处理温度场模型,编写出此仿真模拟软件的核心计算代码,从而实现了复杂陶瓷零件和组合构件烧结过程中温度场的模拟仿真.      

同温层气球平台反向定位系统的研究

反向定位系统是针对驻留型同温层气球平台的一种新型定位系统 ,该系统的基本原理是由接收站的位置计算得出发射机的位置。文章采用卡尔曼滤波的方法 ,建立了反向定位系统的模型 ,给出其滤波算法 ;鉴于地面接收站的位置选择对该系统的定位精度有较大的影响 ,给出地面站选址依据 ,并通过计算、仿真获得一组较为理想的布站方式。此外 ,钟差是系统的一个主要误差源 ,文中对其引起的定位误差进行了分析 ,并给出估算的方法 ;对系统中的传播误差、设备误差也进行了分析。最后 ,对系统建立了仿真模型进行仿真。结果表明 ,该定位系统具有较好的定位精度     

多孔铝制备中铝液渗流过程的模拟

通过渗流过程水力模拟试验,提出了铝液在多孔介质中大雷诺数渗流的数学模型,并结合温度场数值模拟计算,对铝液渗流规律进行了探讨,发现渗流具有二次非线性特性。通过与实际铝合金渗流实验进行对比表明,根据数值模拟的结果与水力模拟试验及实际铝合金渗流结果基本吻合。进而提出了采用中压高速渗流法制备细孔 (直径 0.4 mm)多孔泡状铝合金     

CG03型粉末合金刹车片退火工艺试验

粉末合金刹车片在烧结后有时会意外淬火,造成刹车片钢背脆化而报废.采用一种退火工艺,在保持刹车片其它性能的同时,使刹车片钢背恢复塑性.     

钛合金锻造模拟成形技术发展现状

高温变形过程导致金属微观组织发生一系列演变,并决定了产品的力学性能。根据预定的工艺参数,模拟产品的热成形过程并预报其微观组织和力学性能,是钛合金锻造技术的未来发展趋势。