航天器自组网技术实践与展望

空间自组网技术的研究对提升航天器编队空间拓扑适应能力、星间链路可靠性和卫星网络故障容错能力具有重要的意义。随着航天任务对星群规模和多星协同能力的要求越来越高,科研工作者对航天器自组网技术进行了深入研究,并取得了显著成果。主要梳理了航天器组网任务的拓扑构型、链路特点、轨道构型,分析了航天器组网的特点与发展趋势。同时介绍了应用于航天器自组网领域的基于节点拓扑规划的时频同步测量技术、网络多域信息主动认知的组网路由技术、基于相控阵捷变波束指向的自组网通信技术等。最后,思考总结了一些开放性问题及其发展趋势,可为后续从事该方面的研究人员提供参考和借鉴。     

Simultaneous ISAR imaging of group targets flying in formation

This paper proposes a novel inverse synthetic aperture radar(ISAR) imaging method based on second-order keystone transform(KT) and Sandglass transform for group targets flying in a formation with constant accelerated rectilinear motion in the same radar beam. First, range curvature and range walk of each sub-target among group targets are corrected by the second-order KT combined with the quadratic phase term compensation. After range alignment, the signals in each range frequency cell can be modelled as multiple chirp signals and then the Sandglass transform is utilized to cross-range imaging, which transforms the time–frequency distribution of the signals in each range frequency cell into beelines parallel to the slow time axis simultaneously. Finally, cross-range profiles of group targets in each range frequency cell are obtained via a projection of the perk of every scatterer in the two-dimensional accumulation plane onto the frequency axis. The advantage of the proposed method is that it can align range profiles of each sub-target simultaneously and image cross-range profiles directly without separating the returned signals, which simplifies the operation procedure. Simulation results are used to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

受限空间欠采样条件下航空发动机关键截面流场重构方法研究进展

由于受整机环境下几何特征对探针位置的限制以及3维流动等因素影响,通过有限的测点数据准确获取整机关键测试截面参数非常困难。为解决这一难题,综合关键截面流场重构项目的研究成果,针对航空发动机内强3维、强不均匀流场,介绍了一种受限空间欠采样条件下航空发动机复杂流场重构技术。基于航空发动机内流场近周期分布的特征,利用离散的探针数据通过“多波束近似”的方法来精确重构发动机内部的周向流场。相关技术在重构多级压气机出口截面总压分布、燃烧室出口热斑分布、高压涡轮出口截面总温分布的测试中进行了初步试验验证,结果表明：重构结果与真实试验结果的误差分别小于0.1%、0.5%、0.3%。与传统均布或等节距探针布局方案及均值数据处理方法相比,采用新的探针布局方案及流场重构方法可以实现航空发动机压气机出口总压场、燃烧室及高压涡轮出口总温场的精确重构。     

声衬试验段环境下航空声学定位试验技术研究

针对在风洞闭口试验段对 C919、MA700等民机进行航空声学定位试验的需求,首先采用声衬试验段、波束形成麦克风相位阵列算法、对角移除反卷积方法和声压级积分方法等措施,解决闭口试验段存在的背景噪声较高、气流对麦克风测量干扰问题,然后采用 MA60飞机模型进行了验证性风洞试验。风洞试验结果表明,声衬试验段有利于在闭口试验段内安装传声器相位阵列、传声器线阵等测量设备,同时背景噪声较常规闭口试验段显著降低,降噪量达5~10dB;MA60飞机模型航空声学定位试验结果量级合理、规律正确,主要声源集中在襟翼位置。这表明,在 FL-9风洞闭口试验段建立了航空声学试验环境和噪声源定位试验技术,可以承担机体气动噪声定位、降噪技术验证等民机型号研制急需的航空声学试验。     

一种Ka频段宽带宽角扫描微带天线

针对低剖面微带天线带宽窄的问题,设计了一种高度仅为0.11λ₀的双层贴片开槽微带天线,通过双贴片同时馈电的方式,展宽了微带天线的带宽,实现了驻波带宽达到17.9%。经过HFSS (High Frequency Structure Simulator,高频结构仿真器)设计仿真结果表明：该天线单元具有良好的阻抗匹配特性,驻波带宽在17.9%,增益为5.89 d B,符合宽带天线的标准。将该天线单元组成6×6阵列,通过仿真分析得出,天线在31.0 GHz～36.5 GHz频带范围内VSWR(电压驻波比)≤2,相对带宽达到16.4%,增益达到20.28 d B,-60°～60°扫描范围内具有良好辐射特性。该天线具有小型化、易于集成、制造简单等优点,可用于多种通信系统中,应用前景良好。     

关于卫星跳波束系统的几点思考

传统的多波束卫星系统多为固定资源分配方式,缺乏足够的灵活性.跳波束通过时间分片技术满足了用户的非均匀、动态业务需求,提高了卫星的资源利用率和业务服务能力,但目前跳波束技术在卫星中的应用面临着许多挑战.文章从系统和技术层面进行了分析与思考,指出了跳波束系统中存在的难点问题,并梳理分析了其关键技术.最后结合人工智能等新兴技...     

一种脉宽调制式舵系统舵机模拟器设计方法

针对脉宽调制式舵系统放大器电性能高效测试的问题,提出了一种基于移相脉冲计数的舵机模拟器设计方法。该模拟器硬件由电平转换单元、PWM占空比采集单元、数字PID控制单元和DAC单元四部分组成,软件主要采用移相脉冲计数法和数字PID控制算法,实现了对真实舵机电性能的替代。同时,由单通道扩展的多通道模拟器的应用,能够大幅节约舵机放置空间,缩短研制周期,在短时间内实现PWM放大器电性能大批量测试的目的。试验结果表明,该舵机模拟器能够模拟真实电动舵机的电性能特性,具有实时性好、测试效率高、操作性好的优点,且具有较高的应用价值。     

新型宽带宽波束圆极化卫星导航终端天线的设计与实现

卫星通信与卫星定位系统的应用发展,对终端设备天线的性能提出了更高的应用需求。为实现宽频带宽波束圆极化天线的设计,采用正交移相馈电网络对含有背腔的交叉偶极子天线馈电,实现了宽带圆极化单向辐射特性,同时利用磁电偶极子对交叉偶极子进行加载,展宽了天线的波束宽度,促使天线在50.7%的相对带宽内S11＜-10dB,在1.3~1.75GHz的频带内轴比小于3dB,轴比小于3dB的圆极化波束宽度可达180°,增益不小于6.6dB。经实测验证,所设计的天线具有宽频带宽波束特性,同时具有结构紧凑、性能稳定的优点,适用于卫星通信与导航终端系统。     

基于Zukauskas关系式的预冷发动机进气道流动特性研究

为了研究预冷发动机进气道流动特性，以二维变几何轴对称进气道为研究对象，利用Zukauskas横掠管束绕流关系式，对进气道流场展开了数值仿真研究，探究预冷器的冷却效应及换热管直径对进气道流场、性能的影响。结果表明：Zukauskas关系式能较好地预测气流在预冷器管束间的流动损失；经过预冷后，涡轮通道总温大幅下降，但总温分布不均匀，温度梯度明显，对流换热对上游流体总温产生的影响很小；在Ma∞=2～5飞行工况下，换热功率随着飞行马赫数的增加而增大，涡轮通道的出口总温较预冷前降低了22%～60%，出口马赫数降低了17%～51%，反压比增加了10%～26%，总压恢复系数增加了3%～8%；当预冷器的管径从1 mm增大至2.5 mm时，涡轮通道出口速度降低了16.5%，反压比降低了1%，总压恢复系数呈现先下降后上升的趋势。将虚拟预冷器管束排布方式改为顺排，预冷器的换热功率下降，出口总温上升，涡轮通道的出口速度上升了11%～30%。     

宽带振动抑制用液电混合作动器技术

针对宽频带振动隔离的需求,提出了一种液压阻尼-弹簧-音圈电机串联的减振混合作动技术,实现了在0.1-500Hz较宽频带内振动隔离的方法。在结构设计的基础上,建立了液电混合作动的数学模型,对模型的各个参数进行了分析。用实际尺寸的结构有限元模型进行了电磁仿真验证,证明了电磁推力的符合性。使用样机进行了实际的输出力特性测试、位移跟踪测试和频率特性测试。测试结果表明：该作动技术可以实现0.5Hz频率的有效输出力跟踪和位移跟踪。