挠性结构的约束模态及非约束模态解法

针对现代空间飞行器具有大型挠性附件的特点，使用约束模态和非约束模态分别进行求解，建立了带挠性附件的空间飞行器的约束模态模型，使得对挠性结构的控制成为可能。最后计算了几种情况的约束模态和非约束模态频率，验证了本方法的准确性和简便性。     

受控航天器的通用仿真框架

为满足航天器姿态控制系统仿真的需要 ,利用面向对象建模方法 ,设计了受控航天器的通用仿真框架。在该框架中 ,航天器、姿态表示、控制律、执行机构作为独立的对象建模 ,可以支持不同仿真背景、不同粒度下的仿真要求。利用该框架建立的飞船姿态控制系统仿真模型 ,验证了该框架的有效性     

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。     

锦纶材料空间环境适应性研究

为研究锦纶材料在长寿命在轨航天器中的环境适应性,提出了锦纶材料在空间环境使用的空间环境适应性评价指标,设计并实施了空间环境适应性评价试验。试验结果表明,锦纶材料在燃烧性能、逸出有害气体、真空质损和可凝挥发物、抗菌防霉、耐受交变温度、电离辐射中表现出友好的环境适应性。锦纶材料在受到空间环境中原子氧、紫外辐射作用时断裂强力明显下降,且原子氧与紫外辐照协同效果对锦纶材料的力学性能破坏具有加强效果。锦纶材料可作为空间舱内环境长期使用材料,在舱外环境使用时,需要特别考虑其力学特性受到原子氧、紫外辐照的影响。     

一种基于斜向观测的镜面法线方向测量方法

针对航天器上平面镜、立方镜等镜面法线方向测量时,准直光路被遮挡的情况,提出了一种斜向观测方法,即通过两台经纬仪在镜面法线两侧对称位置互相观测平行光的方法,获得镜面法线方向。对测量对象进行了说 明,详细描述了镜面法线准直测量原理和斜向观测原理,根据两种测量方法开展了测量比对试验,给出了过程观测 数据和计算结果。通过多次试验数据统计,斜向观测结果与准直测量结果差异在角秒量级,满足航天器测试要求,可以有效解决在航天器上基准镜面准直方向被遮挡时法线方向测量的难题。     

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.     

航天器测试语言及其运行平台研究

针对测试序列自动执行程度低影响航天器测试效率的问题,提出了一种可控制流程的 高级语言形式的新型航天器测试语言（STL）,并对其语言执行机构进行研究,设计并实现 了基于插件技术的以解释器为核心的集成开发环境——航天器测试语言运行平台。实践表 明航天器测试语言具有较强的通用性与实用性,该语言运行平台能够有效降低航天器地面测 试强度,节约测试成本,提高测试效率。
     

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。     

航天器故障诊断与容错控制技术研究综述

详细综述了航天器故障诊断与容错控制的研究进展。重点从基于模型的方法、基于数据的方法和基于知识的方法三个方面分别阐述了航天器故障诊断技术的研究进展,并且总结了航天器容错控制技术的研究现状,然后介绍了国内外的一些相关技术项目的开展情况,最后对未来可能的发展方向进行了探讨。