毫米波高频段无线能量传输技术发展及其空间应用研究初步设想

随着我国航天事业的发展,空间任务也越来越复杂,能源供给是航天器面临的首要共性问题,航天器间的无线能量传输也显得愈发重要。由于航天器在体积重量和功耗上的限制,为了保证有效的无线能量传输,需要采用毫米波高频段,同时还要解决如何在有限的发射功率和发射天线口径情况下提高接收功率等技术难题。在回顾毫米波高频段无线能量传输技术发展的基础上,提出探索基于慢衰减电磁波产生和准无衍射波束形成的远距离时空聚焦微波能量传输理论与方法,并开展毫米波高频段整流器件建模研究和高效整流天线集成设计工作,建立航天器间毫米波无线能量传输缩比简化原理验证系统的研究设想,有望为航天器间无线能量传输效率提升提供技术基础和技术途径,也将推动无线能量传输在无人机无线输能、地面特殊场合供电等远距离无线输能应用系统的发展。     

一种高效率星载电源无线能量传输系统

无接触感应电能传输技术作为一种新型的电能传输技术,具有供电安全、方便灵活的优点.本文针对磁耦合谐振式无线能量传输技术进行研究,提出一种适用于星载电源的采用串联补偿拓扑的无线能量传输系统,具体介绍功率控制和转换电路及松耦合变压器的设计;设计了一种高效率无线能量转换电路,通过建立一个220 W原理样机对系统进行验证,实际测...     

太空电站充电时基于真实手臂模型的SAR分析

空间太阳能电站所提供的将是高功率的电磁能量,在执行无线供电的过程中,将会在被供电设备上再次激励起不同频率的电磁波,对人体健康产生一定的威胁。对于低频的电磁波可以将人体整体等效为一个简易模型,分析电磁波对人体健康的影响。但是,当频率逐渐升高,其波长将和人体的局部组织尺寸可比拟,此时必须采用真实的人体模型才能更精确地分析电磁波对人体的影响。为此,文章研究58GHz频率下,基于真实手臂模型的比吸收率。利用平面波照射真实手臂模型,分析手臂表面以及透射到各个关键局部区域体积内的SAR值,可为高频率情况下电磁波对人体健康的影响提供一定的参考。     

大型民机进近着陆段异常能量风险判据

根据大型民机事故统计,进近着陆阶段事故率最高,而其中大部分事故首先表现出异常能量状态,并演变成失控、重着陆、擦尾、冲出跑道等事故类型,或者呈现复飞失败.在归纳上述五类终端事故类型作为重点关注对象基础上,建立典型大型民机飞行数值仿真平台,使用随机模拟和相关性分析方法研究能量状态参数偏离导致进近着陆风险的影响规律.在此基础...     

非接触供电旋转超声加工系统负载特性研究

在旋转超声波加工过程中负载的变化会引起振幅衰减,进而造成加工精度和加工效率降低。本文针对非接触供电旋转超声加工系统在加工过程中振幅衰减的问题,首先,通过静态加载实验,获得了负载对超声振子电学参数的影响规律;其后,在此基础上进行了超声振子的非接触能量传输系统的加载实验,得到负载对能量传输特性的影响规律。实验结果表明,超声振子的电学参数受负载力大小、负载力方向和被加工材料特性的共同影响而发生改变,超声振子电参数改变引起了非接触供电超声系统输出功率的改变,进而导致了振幅衰减的问题;本文采用了串联谐振下主边串联电容、副边并联电容的电路补偿方式来减小振幅的衰减。本文的研究成果为解决振幅衰减问题提供了实验依据。     

RLV末端能量管理段三维鲁棒制导方法

针对传统可重复使用运载器(RLV)末端能量管理段(TAEM)制导方法在精度和实时性方面的不足,提出了一种三维鲁棒制导方法,提高扰动情形下的返回精度。首先,转换RLV时域制导模型为以高度为自变量的等效模型,设计基于滑模控制理论的制导算法,根据运载器当前状态生成满足动力学、末端和动压约束的状态轨线及制导指令;输入指令至RLV时域制导模型,一个制导周期后根据当前飞行状态更新制导指令,抵抗气动、大气及质量偏差等扰动。标称和扰动两种情形下的仿真验证了制导方法的性能。     

常规和内凹六边形管横向压缩载荷下变形模式和吸能性能

六边形薄壁结构被广泛应用于吸能防护领域。为提升六边形薄壁管的吸能性能，对常规六边形薄壁管和内凹六边形薄壁管在横向压缩载荷作用下的变形模式和吸能性能进行对比研究。针对这2种六边形管分别建立考虑应变强化效应的理论模型，运用商业软件ABAQUS进行有限元分析。对比理论模型和有限元分析得到的六边形管变形模式及载荷-位移关系，理论结果和有限元结果具有良好的一致性。针对2种六边形管，分别设置不同的侧边倾斜角，探究不同六边形管在横向压缩载荷作用下的塑性变形行为和吸能性能。结果表明：内凹六边形管相比于对应的常规六边形管具备更优的吸能性能，内凹六边形管的冲程效率和总吸能分别为对应的常规六边形管的1.41～1.62倍和1.79～1.83倍。另外，内凹六边形管所需的横向安装空间更小。     

压电悬臂梁双晶片串联结构的修正模型研究

本文针对传统的压电悬臂梁参数模型的压电耦合弊端,提出了修正后的压电悬臂梁双晶片串联结构模型,引入修正因子,并给出了相应的机电耦合解析解。将传统的压电悬臂梁集总参数模型和修正后的压电悬臂梁双晶片串联结构模型进行仿真对比和实验测试,仿真结果显示:是否考虑末端质量对压电悬臂梁的压电能量采集的各项参数都有很大影响。实验测试显示:传统的集总参数模型误差值大,压电悬臂梁双晶片串联结构修正模型精度高,与实验数据误差小。