Validation of the in-flight calibration procedures for the MICROSCOPE space mission

The MICROSCOPE space mission aims to test the Equivalence Principle with an accuracy of 10^-15${10}^{-15}$. The drag-free micro-satellite will orbit around the Earth and embark a differential electrostatic accelerometer including two cylindrical test masses submitted to the same gravitational field and made of different materials. The experience consists in testing the equality of the electrostatic acceleration applied to the masses to maintain them relatively motionless. The accuracy of the measurements exploited for the test of the Equivalence Principle is limited by our a priori knowledge of several physical parameters of the instrument. These parameters are partially estimated on-ground, but with an insufficient accuracy, and an in-orbit calibration is therefore required to correct the measurements. The calibration procedures have been defined and their analytical performances have been evaluated. In addition, a simulator software including the dynamics model of the instrument, the satellite drag-free system and the perturbing environment has been developed to numerically validate the analytical results. After an overall presentation of the MICROSCOPE mission, this paper will describe the calibration procedures and focus on the simulator. Such an in-flight calibration is mandatory for similar space missions taking advantage of a drag-free system.     

降低气动非线性的高超飞行器总体优化方法研究

针对高超声速飞行器严重气动非线性特性给控制系统设计提出的高要求,基于推广的随控布局思想,从控制系统设计角度对高超声速飞行器总体提出气动非线性程度低的优化设计指标。引入高超声速飞行器气动非线性特性度量——非线性度的定义,通过气动工程估算建立非线性度与飞行器总体外形参数关系的表征模型,将非线性度表示为总体外形参数的函数;采用遗传算法求解以总体外形参数为决策变量和以非线性度最小为目标函数的优化问题;最终确定随控优化思想下的高超声速飞行器总体优化策略。算例分析表明,本文提出的总体随控优化方法对于改善高超声速飞行器的气动非线性特性简单有效。     

基于数字信号特征提取的测频方法研究

传统的幂次谱特征能简便有效地提取信号特征并测量参数,但在样本数较少、信噪比较低的情况下,特征就变得不明显了。利用最佳采样点再进行幂次的非线性运算,能够完成特征提取及载频的精确测量。经仿真实验和实际工程验证,在信噪比不大于10dB、样本数不大于1000个符号时,该方法切实、有效。     

电子工艺与管理专业教学实践

本文介绍了学院电子工艺与管理试点专业教改的背景、依据及专业教学改革的指导思想和目标,对本专业的教育定位与培养目标、构建理论和实践课程教学体系、改革与建设等环节进行了探索和实践。     

尚逸帆，康志宇，张庆展，杨东春

美国和苏联现有的舱外载人机动装置（MannedManeuveringUnit,MMU）推进系统设计均采用两套独立系统互为备份的方式,主系统故障后可以启动备用系统,但备用系统故障则无应对方案,因此制约航天员的安全性和舱外活动能力。文章在常规主备份推进模式基础上提出了应急推进模式,备份推进器发生故障后,根据失效发动机组相对位置关系采用不同应急策略,剩余有效推进器通过联合控制的方式保证航天员六自由度控制。经过可行性分析和仿真计算,证明了应急模式下MMU推进能力有一定降低,但能够为航天员返回提供动力,应急推进模式具有可行性。     

阵风响应问题的配点型区间分析方法

最新的先进飞行器设计进展已经认识到定义多种类型的不确定性的重要意义。现有的气动弹性理论面临的一个重要问题是如何处理阵风激励和结构中的不确定性参数。给出了弹性机翼构件受到阵风作用时的控制方程。考虑了阵风模型和机翼结构中存在的不确定性参数,将其用区间向量定量化并一元化处理,基于第一类Chebyshev正交多项式和区间配点方案,结合有限元计算方法,提出了一种阵风响应问题的配点型区间分析方法(CIAM),推导了配点型区间分析方法的数学表达式。该方法避免了计算响应函数对不确定性参数的灵敏度(偏导数),放宽了不确定性参数变化范围为小区间的要求。为解决含有不确定性参数的阵风响应问题提供了一种新的可行途径。通过与Taylor区间分析方法(TIAM)的比较,数值算例表明,该方法能够得到一个包含精确响应值的足够"紧"的阵风响应区间。显示了该方法的优越性,具有工程指导意义。      

温色对比法检测飞机火烧构件的可靠性分析

针对飞机火烧构件检测中应用温色对比法能否保证检测结果的准确性及可靠性这一问题,选用LC4CS、TC4、1Crl8Ni9Ti为试验材料进行烧伤模拟试验,对材料在不同温度下的颜色变化与机械性能的关系进行了分析。试验结果表明,材料的颜色变化与组织结构的变化之间并不存在一一对应的关系：在一定温度范围内,高温短时的热变色有时与低温长时间的热变色相近;依据构件的颜色变化来判断构件所受温度的高低容易产生大的误差。为确保检测结果的安全与可靠,必须与其它检测方法相结合。     

阻拦系统动力学建模与仿真

 以Mark 7 Mod 1型阻拦系统为基础,借助其中的油液流量系数的经验公式,将其扩展到Mark 7 Mod 3型阻拦系统。首先,将K-5型凸轮曲线进行扩展,重新设计凸轮曲线,使主液压缸的行程增加到4.65 m,进而增加了阻拦系统的容量,实现阻拦系统的优化。其次,考虑到主液压缸的质量不能被忽略,通过引入绳索的弹性形变,实现了阻拦过程主液压缸惯性、滑轮缓冲装置的惯性和飞机惯性的综合动力学仿真。再次,增加了滑轮缓冲系统,使阻拦系统的液压模型更为准确、完整。最后,在考虑了凸轮阀控制曲线以及锥形阀流量系数等各项参数变化的情况下,研究飞机各状态与阻拦系统中各参数的相互影响情况。     

操纵面故障对飞行包线的影响研究

进行飞机操纵机构故障时飞行包线估计对提高飞行安全具有重要意义。针对飞机操纵面故障特点,提出一种在线飞行包线估计方法。首先根据操纵面对飞行动力学参数的影响建立故障参数模型,然后应用基于遗忘因子的最小二乘参数估计方法进行气动参数的在线估计,最后基于参数估计结果进行包线的精确估算和分析,计算结果可为驾驶员和包线保护控制提供参考。仿真分析表明,该方法能精确估计飞行包线范围。     

气体二次喷射SRM推力矢量控制影响因素分析

针对固体火箭发动机气体二次喷射推力矢量控制方案,基于N-S方程和RNGk-ε湍流模型,通过对不同二次喷射工况下的流场进行数值模拟与分析,探索了气体二次喷射位置、喷射流量、喷射角度对推力矢量控制的影响规律。结果表明：喷管二次喷射位置靠近其扩散段中部时,推力矢量控制性能最优,就计算模型而言,侧向力和轴向力之比约达4％;推力矢量控制性能随气体二次喷射流量的增大而提高,但存在临界参数;二次喷射角度对推力矢量控制性能也存在一定影响,但影响效果较弱。的研究结果可为气体二次喷射推力矢量控制系统的研究与设计提供参考。