December 2006 solar extreme events and their influence on the near-Earth space environment: “Universitetskiy-Tatiana” satellite observations

The Russian microsatellite “Universitetskiy-Tatiana” was launched on Jan. 20, 2005 and was both a scientific and educational mission. Its two main aims were declared as: (1) monitoring of the energetic particles dynamics in the near-Earth space environment after solar events and during quiet times, (2) educational activities based on experimental data obtained from the spacecraft. In this paper observations acquired during Dec. 5–16, 2006, known as “Solar Extreme Events 2006”, were analyzed. The “Universitetskiy-Tatiana” microsatellite orbit permits one to measure both solar energetic particle dynamics, variations of the boundary of solar particle penetration, as well as relativistic and sub-relativistic electrons of the Earth’s outer radiation belt during and after magnetic storms. Both relativistic electrons of the Earth’s outer radiation and solar energetic particles are an important source of radiation damage in near-Earth space. Therefore, the presented experimental results demonstrate the successful application of a small educational spacecraft both for scientific and educational programs.     

面向高效工艺设计的航空零件成组制造知识系统研究

基于航空制造企业零件"多品种、小批量"的生产现状,并面向企业未来新型/智能制造生产方式转化需求,针对零件成组制造知识系统的构建进行了研究。提出了零件成组制造知识系统的开发框架,研究了系统构建初期的零件分类、零件特征定义、零件特征编码、特征逻辑关系建立、基础工艺标准化以及系统应用逻辑和运行架构等方面内容。零件成组制造知识系统的开发不仅能够奠定未来生产方式转化所需的标准化的基础工艺数据和知识,还能提升型号产品工艺设计的效率。     

鸟撞平板试验与鸟体本构参数识别方法

准确可靠的鸟体本构模型与参数是开展结构抗鸟撞分析和设计的基础。为获取鸟体本构参数,在139m/s的速度下,开展鸟体撞击铝合金薄板试验,并测得了撞击载荷、平板变形和应变数据;结合ISIGHT和PAM-CRASH软件,以薄板被撞击位置的法向变形为优化目标,提出一种鸟体本构参数识别方法。将识别得到的参数代入数值模型并开展数值分析,提取平板变形结果和撞击载荷数据,并与试验测试数据进行比较。结果表明,平板变形仿真结果与试验数据具有很好的一致性,撞击载荷分析结果与试验数据基本一致,证明了本文所建立的鸟体本构参数识别方法的有效性。     

一种用于CPT磁力仪的VCSEL 激光管参数自动调节方法

为了解决手动调节VCSEL激光管运行参数困难的问题,提出了一种用于CPT磁力仪的VCSEL激光管参数自动调节方法.首先,在稳定原子气室温度的基础上,通过步进增加激光管的驱动电流并探测光强,确定扫描电流的范围;其次,在初始工作温度基础上增加激光管温度步进,重复扫描三角波驱动电流,并全范围搜寻吸收峰;当首次读取到吸收峰后,利用调节电流精确锁定在当前工作温度条件下吸收峰对应的电流值,同时微调温度,调整吸收峰到最佳位置;最后,记录当前的激光管工作参数,完成整个VCSEL激光管参数自动调节过程.采用上述方法能够快速实现VCSEL激光管的测试及工作参数的设置,提高了工作效率和整机性能.     

低轨微纳卫星全磁自主导航算法研究

针对低轨微纳卫星体积小、功耗低的设计约束,提出了基于低轨地磁的定轨/定姿全磁自主导航算法.该算法仅利用三轴磁强计测量值和卫星动力学方程建立Kalman滤波器,实现了低轨微纳卫星的全自主轨道确定和姿态测量,理论仿真结果表明,该全磁导航算法精度能够满足低轨微纳卫星的一般要求.利用高精度地磁模拟器搭建了微纳卫星全磁自主导航地面仿真验证系统,对算法进行了全物理仿真测试和实验误差分析,进一步验证了全磁自主导航算法的可行性,为低轨微纳卫星提供了一种低成本、高自主、高可靠性的导航方法.     

航天产品制造的“工艺可靠性设计”研究

航天高性能产品在生产制造中普遍存在产品合格率低、参数稳定性差、使用可靠性不高的现象.要深入研究和解决这些问题,除了要在产品设计阶段解决设计缺陷外,就是要识别和解决产品制造阶段的工艺缺陷.首次提出了一种自下而上的产品“工艺可靠性设计”概念和要素体系,提出关注产品制造的源头工艺设计,把产品的“工艺设计过程”当作研究对象开展工艺可靠性设计研究.提出了全新的制造工艺技术思想,从零件微观特征与产品设计原理匹配性,以及未来失效机理和产生根源的微观角度,研究建立产品生产制造全过程和使用全寿命周期的失效机理(可靠性缺陷)与“工艺可靠性设计”要素之间的关系模型,为完善产品工艺设计体系提供创新思路,为解决产品合格率问题提出了新的技术路径,也为产品设计阶段的产品可靠性设计的提升提供工程支持.     

两种多天线GNSS动态定姿方法的比较

针对移动载体对姿态的需求,对两种多天线GNSS动态定姿方法,即直接法和最小二乘迭代法进行了研究.分析了定姿的原理,给出了姿态解算模型.基于车载四天线GNSS的实测数据,分别用两种方法进行了姿态解算,并用同一运动平台高精度惯导给出的姿态作为参考值,对两种定姿方法的精度和可靠性进行了分析和比较.     

三维随机振动环境下MEMS加速度计输出特性分析

对MEMS惯性测量单元进行了三维随机振动试验,初步探讨了MEMS惯性测量单元在三维振动试验条件下的故障模式:3个轴的MEMS加速度计均出现了零位偏移,该现象在单轴振动试验环境中并没有出现.从理论和仿真分析了该现象产生的机理,提出了解决办法并通过了试验验证.结果表明:三维振动比单轴的振动更能接近真实的振动环境,结构被激发的模态更丰富.通过采取措施,减小了加速度计的零偏值,从9.4m/s2降至1.97m/s2.     

无人机着舰纵向广义轨迹优化设计

针对复杂气流干扰对无人机着舰的影响,对无人机着舰的纵向下滑轨迹进行研究。首先,针对常规控制结构的不足,提出一种基于直接力控制的无人机着舰纵向控制策略,进而引出无人机广义轨迹概念;然后,考虑各种约束条件,将无人机纵向广义轨迹设计转化为约束非线性规划问题,求解得到不同海面自然风速下的纵向广义轨迹,以及该广义轨迹与海面自然风速的函数关系。算例优化设计结果满足各种约束条件和优化目标,可以保证无人机在不同海面自然风速下都具有更大的扰流抑制能力。     

垂直于物面的横截面上流态的拓扑

对于旋成体有迎角绕流,本文研究了垂直于物面的横截面上的流态结果。利用解析方法,给出了物面轮廓线上、迎风和背风对称线上以及全横截面上截面流线方程奇点的分布规律以及奇点沿流动方向的演变规律,从而可定性地确定截面流态的结构。通过求解ＮＳ方程数值模拟了钝锥有迎角高超声速绕流流场,计算获得的垂直于物面的横截面流线的拓扑结果和理论分析完全一致。