国外超高空长航时无人机发展分析

本文讨论的超高空长航时无人机是一种能够在20km以上的临近空间长时间持续飞行的无人飞行器。这种飞行器可以深入敌方纵深,设计飞行时间可达数天甚至半年以上,在区域持续信息获取或传输方面具有独特优势。国外经过多年的探索,主要发展了以太阳能为动力、以螺旋桨为推进系统、依靠气动升力飞行的太阳能无人机和以液氢燃料电池提供动力、以螺旋桨为推进系统、依靠气动升力飞行的氢动力无人机。     

质子号发射SES-5通信卫星

7月10日,国际发射服务公司的俄制质子M／和风M型火箭在拜科努尔发射场发射了欧洲卫星公司（SES）的SES-5通信卫星。这是质子号火箭今年拟进行的10次商业发射中的第4次。卫星被送入静地转移轨道,太阳能帆板已展开。由于同由劳拉空间系统公司建造的“国际通信卫星”19于6月1日由海射公司的火箭发射后出现了帆板展开问题,SES-5人轨后的帆板展开情况有些令人担心。“国际通信卫星”19有一侧帆板曾被卡住,虽最终得以展开,但却已受损,丧失了部分供电能力。劳拉空间系统公司和海射公司还在对问题原因进行调查。SES-5是SES公司的第51颗卫星。该公司正在实施一项大规模的卫星编队扩充计划,主要针对卫星带宽需求增长速度快于成熟的北美和西欧市场的南美、非洲、南亚和中东市场。     

基于太阳能热推进的应急飞行器系统优化设计

基于太阳能热推进的航天器推进系统具备高比冲、高效率等诸多性能优势。文章基于太阳能热推进原理实现应急轨道航天器的轨道补偿控制,并对系统关键参数进行了优化设计。首先建立轨道控制系统的数学模型,然后根据太阳能热推进原理与轨道特性实现吸热剂质量与聚光器吸热面积的优化计算,最后仿真验证该方案的可行性。仿真结果表明:该方案适用于210～300 km高度的应急轨道,且吸热剂质量与聚光器面积需求均在合理范围内。     

增透膜在槽式太阳能高温集热管产业化生产中的应用

高温太阳能集热管作为槽式太阳能热发电系统的核心部件,直接影响其发电效率。文章研究了采用溶胶-凝胶技术和提拉法在高温太阳能集热管的玻璃外管上镀制增透膜,大大地提高了集热管的集热效率;研制了年产15万支的集热管增透膜镀膜自动化生产线,产业化能力得到稳步提升。     

“贝皮-科伦布”——人类即将派往水星的使者

"贝皮-科伦布"(BepiColombo)水星探测器(以下简称"贝皮-科伦布")是欧洲和日本的合作项目,是继美国信使号之后的第2个水星探测器。该项目包括2个探测器,一个是由欧洲航天局(ESA)研制的"水星行星轨道器"(MPO),用于对水星进行测绘;另一个是由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)研制的"水星磁层轨道器"(MMO),用于研究水星的磁层。ESA认为,它将是迄今为止欧洲最复杂的科学任务之一,将对水星展开最全面细致的探测,以揭示这颗行星的构成以及太阳对它的影响等。该探测器准备在2015年发射,总耗资约6.65亿欧元。"贝皮-科伦布"的主要研究任务包括:水星的起源与演变;水星的形成、内部构成、结构、地质形态与成份,以及水星表面的坑;水星大气层的构成与动力学;水星磁场的形成与演变,包括结构与动力学的演变;水星两极沉积物的构成与起源;验证爱因斯坦的广义相对论。     

空间发电系统热管式吸热器热性能分析

为了提高吸热器的热性能、降低吸热器的质量,将热管用于空间太阳能热动力发电系统的吸热蓄热器,建立了相应的物理和数学模型,给出了数值求解方法,计算了蓄热容器最高温度、热管最高壁温、工质出口温度、相变材料(PCM)熔化率等参数,并与基本形吸热器进行了对比,验证了PCM的储热能力,减小了工质气体出口温度的波动。计算结果可用于吸热器的设计。      

太阳能固体吸收式制冷系统的动态模型

发展了以CaC12、NH3为工质对的太阳能固体吸收式制冷系统的动态模型。该模型采用了反应前锋假设计算反应器内的传热过程。比较计算与实验结果,两者吻合较好,从而证明了该模型的可靠性。     

多太阳能无人机覆盖路径优化方法

为解决传统电动无人机在覆盖作业时存在的续航时间短的问题,提出应用多架太阳能无人机进行覆盖作业。首先,在建立了应用于覆盖作业的太阳能无人机的能量模型的基础上,提出了能量流动效率这一指标来评价太阳能无人机在作业过程中对能量的利用率。其次,针对边界存在障碍物的凹多边形区域和内部含障碍物的多边形区域,以总作业完成时间最短为优化目标,提出基于无向图搜索方法的覆盖路径优化模型,定义约束方程限制无人机按照一定规则访问无向图中的节点,通过混合整数线性规划的方法求解每架无人机的最优飞行路径。再次,考虑无人机转弯时的姿态变化对能量流动效率的影响,将总作业完成时间最短和总能量流动效率最高同时作为优化目标,建立双目标优化方程,在首先以作业时间最短为优化目标进行求解的基础上,通过有限遍历的方式选择使能流效率和作业时间相对最优的覆盖飞行方向及飞行路径。大量仿真实验表明,所提的优化模型选取不同的优化目标,应用于不同形状的待覆盖区域,适用性广,在工程上应用范围广、可行性强。     

中低空太阳能无人机高效螺旋桨设计方法

目前对于常规螺旋桨和高空螺旋桨的设计较多,而对中低空太阳能无人机螺旋桨的研究很少,因此提出一种针对中低空太阳能无人机的高效率螺旋桨设计方法。根据太阳能无人机的飞行跨度曲线,选取爬升和主要巡航高度为设计点,首先基于Betz 最小能量损失的设计准则和片条理论及其逆向推导,计算各设计点下的弦长与桨距角分布;然后根据飞行跨度曲线对各设计点的计算结果进行权值分配,得到最终的设计弦长与桨距角分布;最后基于CFD 数值模拟技术,在验证算法的基础上对设计的螺旋桨进行仿真计算。结果表明：与使用常规螺旋桨相比较,在允许功率范围下,本文设计的螺旋桨效率在整个任务周期的飞行包线内均有明显提升,满足设计要求。     

光伏玻璃表面微织构柱体抗颗粒冲击性能研究

为分析光伏电池玻璃表面微织构形状和颗粒碰撞方式对表面微织构损伤的影响,建立模拟月尘颗粒碰撞表面微织构仿真模型,结合实验验证,探究表面微织构损伤情况。结果表明:30 μm直径的模拟月尘颗粒以5 m/s的速度撞击表面微织构时,损伤形式主要包括边缘破损、劈裂破损和断裂,损伤面积与表面微织构整体相比较小,损伤深度在0.06～0.29 μm之间,仅为表面微织构柱体高度的1%～4.8%;中心正碰时,四棱台表面微织构的抗冲击性最好,圆台表面微织构次之,六棱台表面微织构最差;颗粒以4种碰撞方式撞击圆台表面微织构时,损伤程度从大到小依次为边缘碰撞、45°边缘碰撞、中心正碰、45°中心碰撞。研究结果可为玻璃表面微织构的工艺改性提供参考。