动量轮卸载在改进GEO卫星东西轨道保持中的应用

空间外干扰力矩会使在轨GEO三轴卫星动量轮转速发生周期性变化,因此需要进行动量轮卸载。通过对卸载前后卫星轨道根数的比较,发现动量轮卸载可以延长卫星实际的东西轨道保持周期。以动量轮卸载有利卫星轨道保持为研究目的,通过计算和分析,推导出动量轮卸载时转速变化与卫星半长轴变化关系的数学模型,并以实际测量数据为基础,对模型进行了仿真验证,证明了动量轮卸载对改进GEO卫星东西轨道保持的可行性,提出了一种利用动量轮卸载改进GEO卫星东西轨道保持策略的新方法。     

Uncertainties in gravity wave parameters,momentum fluxes,and flux divergences estimated from multi-layer measurements of mesospheric nightglow layers

Measurements of dynamic parameters of atmospheric gravity waves, mainly the vertical wavelength, the momentum flux and the momentum flux divergence, are affected by large uncertainties crudely documented in the scientific literature. By using methods of error analysis, we have quantified these uncertainties for frequently observed temporal and spatial wave scales. The results show uncertainties of ～10%, ～35%, and ～65%, at least, in the vertical wavelength, momentum flux, and flux divergence, respectively. The large uncertainties in the momentum flux and flux divergence are dominated by uncertainties in the Brunt-Väisälä frequency and in spatial separation of the nightglow layers, respectively. The measured uncertainties in fundamental wave parameters such as the wave amplitude, intrinsic period, horizontal wavelength, and wave orientation are ～10% or less and estimated directly from our nightglow image data set. Other key environmental quantities such as the scale height and the Brunt-Väisälä frequency, frequently considered as constants in gravity wave parameter estimations schemes, are actually quite variable, presenting uncertainties of ～4% and ～9%, respectively, according to the several solar activity and seasonal atmosphere scenarios from the NRLMSISE-00 model simulated here.     

基于OpenGL的飞机飞行实测数据可视化研究

为实现飞机飞行历程实测数据的可视化,并检测飞行数据是否满足飞行大纲要求,运用OpenGL (Open Graphic Library)技术,研究了飞机的三维模型建模方法、特殊场景的生成技术和三维模型的实测数据驱动;建立了飞机的三维模型和飞行场景.基于飞行实测数据驱动方式,实现了飞机飞行历程数据的多视角可视化,直观地再现...     

单星无源探测弹道导弹射向估计新方法

天基预警系统是国家战略预警系统的重要组成部分,而单星探测预警是天基预警系统发展必经历程和重要环节,传统方法基于标准弹道模板先验信息支持,但标准弹道模板信息难以获取,无法实际应用.本文主要讨论在没有标准弹道模板先验信息支持的情况下,单颗预警卫星能否及早给出导弹射向估计的问题.通过建立弹道导弹飞行的动量模型和弹道平面切割模型,本文提出了基于单颗预警卫星观测视线对来袭导弹射向的估计算法,回答了单颗预警卫星观测情况下如何给出射向信息的问题,仿真计算结果表明,本文方法对于引导地基预警系统具有较高的精度和实用价值,本文方法亦可应用于各类单站无源探测(预警雷达,中低轨、大椭圆预警卫星等)的方位信息估计与空间目标机动的识别等问题.     

3 外涵变循环发动机循环参数匹配模拟

3外涵技术能使发动机涵道比调节范围更宽,使其在所有推力范围和全包线下性能最优。分析了带核心机驱动风扇级（CDFS）的3外涵变循环发动机工作机理,利用稳态性能数值仿真程序,开展了3外涵变循环发动机循环参数匹配模拟研究,得到发动机循环参数取值范围。研究结果表明：3外涵变循环发动机工作范围更广,重点是通过改变其涵道比来实现压比的变化和发动机模态的转变,最终实现3外涵变循环发动机的优越性能。     

核心机驱动风扇级气动参数径向分布对变循环发动机性能的影响

为了考虑部件流动细节对发动机性能的影响,采用迭代耦合方法建立了变循环发动机(Variable cycle engine,VCE)多维仿真模型。在VCE多维仿真模型中,核心机驱动风扇级(Core driven fan stage,CDFS)三维仿真模型的结果以流量修正因子、压比修正因子和等熵效率修正因子的形式反馈给VCE零维仿真模型,对CDFS的特性图进行修正。在考虑CDFS气动参数径向分布的影响时,根据CDFS涵道比及三维仿真结果,计算CDFS内、外涵的流量、压比及等熵效率,同时在VCE零维仿真模型中以CDFS外涵特性图的辅助变量β值取代CDFS涵道比作为迭代变量。结果表明:在VIGV角度为15°时,外涵区域的压比低于内涵区域的压比;而在VIGV角度为40°时,叶尖区域的流动分离更为严重,导致转子进口的攻角增大,转子叶尖区域的负荷加重,外涵区域的压比高于内涵区域的压比;CDFS气动参数径向分布对VCE性能有较为明显的影响,CDFS较高的内涵压比及较低的外涵压比可使发动机核心流流量增大及总增压比升高,进而引起发动机推力的增大,推力最大变化为1.75%。     

Stability-based SDRE controller for spacecraft momentum management

Momentum management of spacecraft aims to avoid the angular momentum accumulation of control momentum gyros through real-time attitude adjustment. An attitude control/momentum management controller based on state-dependent Riccati equation is developed for attitude-stabilized spacecraft. The governing equations of the system are formulated as three-axis coupled with full moment of inertia, which fully capture the nonlinearity of the system and are valid for systems with significant products of inertia or strong pitch to roll/yaw coupling. The state-dependent Riccati equation algorithm brings the nonlinear system to a linear structure having state dependent coefficients matrices and minimizing a quadratic-like performance index. The system equations are nondimensionalized, which avoid numerical problems at the same time make the weighting matrix more predictable. To guarantee closed-loop system stability, the state-dependent Riccati equation algorithm is also modified based on pole placement technique. The state-dependent Riccati equation is online calculated through the computational-efficient θ-D technique which reaches a tradeoff between control optimality and computation load. The dynamic characteristics of the system at torque equilibrium attitude are analyzed. Constraints on moment of inertia for successful momentum management are provided. Simulations demonstrate the excellent performance of the controller.     

紧凑布局核心机驱动风扇级设计参数影响分析

以某核心机驱动风扇级(Core driven fan stage,简称CDFS)的气动方案为例,使用新版Denton程序通过数值模拟分析了气动布局、预旋分布和转子径向负荷分布对CDFS性能的影响。数值结果表明:利用CDFS静子取代高压压气机进口导叶是一种紧凑高效的CDFS气动布局;CDFS效率所受的影响主要来自转子效率的变化,工作裕度所受的影响主要来自静子负荷的变化;增加CDFS转子叶根的设计压比可以降低CDFS静子叶根的气动负荷,从而使CDFS获得更为均衡的性能。     

一种考虑温度影响的SiC JFET的数据驱动模型

提出了基于数据驱动建模思想建立考虑温度影响的常断型SiC JFET器件模型的方法,解决了目前物理建模方法应用于功率半导体器件建模过程中器件自身结构、材料等参数获取困难的问题。根据常断型SiC JFET器件手册的图表信息并结合部分实测数据,在Saber软件中建立其热电耦合模型。通过对其静态特性和动态特性的仿真和实验研究,验证了考虑温度影响的常断型SiC JFET数据驱动模型的准确性。该数据驱动建模方法可以推广应用于其他功率半导体器件如功率SiC MOSFETs和GaN FETs等的建模。     

微机电系统中薄膜结构在静电力和Casimir力作用下的稳定性

研究了静电驱动的微机械薄膜的稳定性问题。当微机械构件之间的间距在亚微米尺度以下,构件会受到量子效应的影响,如Casimir效应。通过对薄膜在静电力及Casimir力共同作用下的行为进行分析,由数值计算得到了决定薄膜稳定性状态的无量纲参数K及K曲线的临界值Kc,若K值大于Kc,薄膜结构为不稳定,会引起塌陷失效,薄膜粘附在基底上,且不可恢复。Kc值大小与微机械薄膜和基底表面的距离以及外加电压相关。由此提供了设计高长厚比(L／h)的静电驱动薄膜结构的方法,使其不产生失稳塌陷的失效。