我国未来探月工程任务对材料需求展望

月球是深空探测的热点,也是美、欧等国家航天技术的竞技场。随着我国\"绕、落、回\"探月工程的成功实施,建设月球基地和月球空间站已成为新任务的论证热点,这将对材料提出新的需求和发展方向。本文在概述月球环境对航天材料的影响的基础上,分析我国未来探月工程的任务难点,并从轻量化结构、高效热管理、先进热防护、低温润滑、防尘、缓冲吸能等不同角度提出了探月工程对航天材料的新需求,最后给出了后续如何发展探月工程新材料新技术的建议。     

复合材料桨叶过渡剖面边界区域应力传递边界效应初探

在复合材料桨叶载荷标定前的解耦或应力应变测量等工作中,会碰到一个“奇怪”的现象：在桨叶过渡剖面边界区域测出的应变（或应力）与“平剖面假设”规定不符。文章从某型号尾桨叶载荷标定前解耦调片工作中碰到的现象引出论点,再用有限元对桨叶传力进行建模分析,给出了定性的结论。文章的目的就是从型号中来,再应用到型号工作中去,为今后的复合材料桨叶载荷测量的贴片位置选择起一指导作用。     

太阳辐射对环火段通信链路的影响分析及参数设计

深空探测的上合阶段(superior solar conjunction,SSC),太阳强辐射成为影响地面站接收噪声温度计算分析的关键性因素之一。针对太阳辐射引起的高传输误码率甚至通信中断问题,以火星探测为例,提出一种定量化计算环火段太阳 地面站 探测器夹角∠SEP的方法,结合角度关系分析了环火段SSC阶段太阳对链路产生影响的原因,重点分析了地面站接收太阳噪声温度与空间链路、空口参数以及天线波束特性之间的关系。研究及仿真试验表明,当天线口径一定时,地面站的接收噪温峰值Tsmax和太阳对地面站的影响时长ti均与通信频率成反比; 在通信频率一定时,Tsmax与天线口径成正比,t_i与天线口径成反比;当天线口径固定为34m时,S频段下的Tsmax高达12830K,是Ka频段下的1.8倍,S频段的ti比Ka频段下的ti表现在∠SEP上延长近0.5°。当通信频率固定为S频段时,70m口径天线与18m口径天线相比,Tsmax高出1920K,但是ti表现在∠SEP上缩短约0.53°。结合太阳辐射对通信链路的影响分析,给出了不同∠SEP下的链路参数设计建议,为火星探测链路中的参数设置提供参考。     

极限温度环境对电子材料及元器件性能的影响

文章对深空探测航天器所处的极限温度环境进行说明,综合介绍了国外在此相关领域的研究进展,并从力学性能和微观组织2方面对钎料在极限低温下的变化规律进行阐述,继而扩展至器件级别,对各种器件在极限低温环境下的性能进行研究和总结。     

通用航空维修人力资源问题初探

航空维修是航空运行系统的重要组成部分,维修人员是航空维修运行的主体,也是维修单位是否具备持续发展能力和动力的核心资源。提高航空安全水平,降低航空运行成本,必须要关注作为维修系统核心资源的维修人员。本文通过对国内民用航空运行、发展情况,以及对某通用航空维修单位的人力资源现状进行分析和研究,阐述目前民用航空维修系统人力资源所面临的主要问题,并探讨改进的对策。     

月球采样机械臂系统设计及试验验证

在对月球采样返回任务需求及探测器系统任务剖面进行分析的基础上,设计并研制了一种轻量化、大负载、高精度、宽采样范围月球采样机械臂系统。该系统主要由4自由度机械臂及两种不同采样形式的末端采样器组成,可对不同指定区域浅层月壤进行铲、挖、浅钻等多形式采集。在综合考虑机械臂系统器上布局的基础上,基于运动学模型对采样机械臂的可达采样区域进行仿真分析,提出采样机械臂月面采样策略。基于等尺寸着陆器模拟平台,开展了针对3种不同密实度模拟月壤的采样试验,采样试验结果表明在可达采样空间内,采样机械臂对不同密实度月壤均具有较好的适应性,最大采样深度可达30 mm,最大单次采样量可达270 g,单次采样时间小于2 min。     

国外金星探测发展态势及战略规划解析

当前, 欧洲以及美、俄、印等均部署了面向2030年左右的金星探测任务, 全球金星探测即将迎来新高潮. 本文系统梳理国外已发射和未来明确规划的金星探测任务, 对美国金星探测路线图进行系统研究, 分析金星探测的科学目标体系、平台任务类型、关键支撑技术体系及成熟度, 揭示国外金星探测任务特点及长期科学和技术战略谋划的新成果、新进展. 通过综合分析国际发展态势, 提出中国应把握时机尽快启动部署金星探测任务, 同时加强支持科学任务规划长期战略研究储备, 以期为中国金星任务研究和规划提供参考.

     

基于脉冲初值的小推力转移轨道优化研究

针对小推力转移轨道优化过程往往忽略初值多样性的现状,研究了基于不同脉冲初值的小推力转移轨道优化问题。基于直接法的离散思想建立了小推力转移轨道优化模型,提出了基于粒子群和序列二次规划的组合优化算法,以地球1∶1共振近地小行星2016HO3交会任务为例,将3种典型的脉冲轨道作为初值设计了燃料最优小推力转移轨道。仿真结果表明:3种初值轨道优化得到了2个小推力转移发射窗口,两者燃料消耗差距不超过6%。不同的初值对小推力轨道的整体性能指标影响较小,但开关机时刻和推力方向的变化会产生较大差异,从而得到不同的最优控制曲线。     

SpaceMocap：在轨人体运动捕捉系统

SpaceMocap是一套基于多RGB-D相机的计算机视觉航天员运动捕捉系统。地面准备阶段,扫描航天员模型,并分别标定彩色相机的内参数。在轨采集阶段,3~4台相机布置在舱内角落,同步采集航天员任务视频。地面处理阶段,通过相机外参数标定和ICP方法实现点云融合,采用深度神经网络对人体关节点位置进行检测并初始化位姿参数,再用改进的ICP方法进行位姿求精,实现序列图像中关节角度跟踪。本系统搭载TG-2升空,对SZ-11航天员的任务视频进行了采集和处理,首次获取了在轨航天员的姿态(包括中性体位)、占位空间、运动参数等重要数据。结果表明,运动捕捉的模型与点云具有良好的重合度,关节点位置与关节角度具有较高的跟踪精度。SpaceMocap是我国首个在轨运动捕捉系统,它小型、轻质,具有计算机视觉特有的非接触测量、直观、高精度优势,无需在人体上粘贴任何标志,具有良好的抗遮挡能力,完全适用于微重力、狭小空间环境下的在轨应用 。     

电弧风洞CO2介质运行分析

为开展金星和火星探测器地面防热试验研究,通过对CO2气体平衡成分分析、喷管流场计算和风洞运行能力分析,评估了电弧风洞模拟探测器进入CO2大气环境时的防热试验能力。首先采用平衡常数法计算分析CO2气体在不同温度和压力下的平衡成分,接着利用一维等熵理想气体模型分析喷管内平衡流和冻结流2种流态下的流场参数,最后计算CO2介质运行时喷管出口的驻点参数,评估驻点压力和驻点热流的包络性能。结果表明:电弧风洞CO2介质运行时气流在加热器内含碳量高达30%,并可能在水冷壁上沉积,降低设备绝缘性能和换热效率,给设备安全运行带来隐患;在平衡流和冻结流2种流态下,喷管出口气流中均含有CO和O2,且CO含量高达50%,为保护下游的真空设备和人员安全,防止反应生成的CO浓度达到爆炸极限,给出了在扩压器补充惰性气体钝化的初步方案。