GSO卫星先进推进系统的现状与发展

简要介绍优化地球同步轨道（ＧＳＯ）卫星推进系统的重要性,重点分析ＧＳＯ卫星推进系统的主要功能、应用现状和发展前景,最后提出发展我国ＧＳＯ卫星推进系统的建议。     

冲击凹柱面靶板的流场结构实验

采用烟线法研究了冲击凹柱面靶板的流场结构。研究中改变冲击雷诺数Re,冲击距-冲击孔直径比H/d以及冲击靶面相对曲率d/D等参数,利用数码摄像机拍摄流场结构随这些参数的变化规律。研究结果表明:上述参数均影响了冲击凹柱面靶板的流场结构,而且影响规律表现出较强的关联性。实验中,随冲击雷诺数Re的增加或冲击距-冲击孔直径比H/d的减小,在冲击滞止区域两侧形成的稳定旋流结构与冲击靶板分离处的圆心角增大,分离推迟;同时在实验中发现冲击靶板的曲率半径和冲击导管直径之间存在一定的匹配关系(d/D)使流体沿壁面运动的距离最长。     

基于动力冗余的液体火箭动力系统频率特性分析

液体火箭在发射过程中,恶劣的动力学环境常常会引起发动机推力下降或提前关机等工作故障,引入动力冗余技术可以保证发动机故障后仍有足够动力保证火箭正常飞行,从而大幅度地提高系统的可靠性.针对动力冗余技术而提出的液体捆绑火箭推进剂交叉输送问题,以三种工作模式:芯级火箭与助推器独立工作(Mode 1);一台助推发动机故障,该助推...     

涡扇发动机超声速进气道实时数学模型

利用流场计算结果建立了反映飞行马赫数、攻角、斜板角度和风扇进口静压影响的超声速进气道多维实时数学模型。综合该进气道模型、某型涡扇发动机实时数学模型和实时喷管模型，建立了实时的推进系统数学模型。利用此模型研究了飞行马赫数、攻角、斜板角度和出口反压对涡扇发动机工作参数的影响。结果表明，该模型准确度高，实时性好，可完成推进系统的动静态过程仿真计算；并可用于进气道与发动机的匹配以及超声速进气道控制研究。     

一种火箭推进系统非线性动态神经网络模型

为了获得实时、准确、可靠的液体火箭推进系统非线性动态模型，使其适用于控制系统的设计和故障检测与诊断，基于RBF（Radial Basis Function）神经网络理论和系统工作机理，综合考虑了系统的动态信息，适当选择了输入输出参数，建立了一种多输入多输出的液体火箭推进系统非线性动态模型。模型的输出与实际试车结果的对比分析表明，模型的计算时间短、实时性强、精度高，可用于液体火箭推进系统的实时状态监控、故障诊断及控制系统设计等。     

Design and Verification of the Feet Design used for the “Heat Flow Property Package Instrument” (HP3) on-board the Mars Mission InSight

The HP³ instrument measures the thermal flux through the Martian crust using a penetration probe. Launched on the InSight mission in 2018, HP³ was deployed for penetration activities in the beginning of 2019. During initial operation, the instrument is vulnerable to slip, due to a combination of low system mass (3.3 kg on Earth), shocks delivered by the penetration probe’s action, and the possibility of an inclined attitude on the surface. An uncontrolled position change of the instrument on the surface can reduce the scientific output and even lead to a loss of the experiment if the probe’s supporting structure moves laterally. Naturally, the design of the feet has major impact on the total amount of slippage. A new design for the feet with a high slippage resistance capability at a low level of complexity and mass was developed for this instrument’s supporting structure. The design provides sufficient slippage resistance while fulfilling the challenging set of requirements for a Mars surface mission. The design was verified by test campaigns which emulate launch environments and operational behavior on Mars. This paper gives a detailed overview of the HP³ instrument itself, the relevant requirements, the complex different test campaigns and the final flight design.     

Sensitivity analyses of satellite propulsion components with their thermal modelling

Performing the sensitivity analyses of the contact conduction and the position of thermostat on the basis of the thermal model established, the study of thermal design is accomplished for the preparation of possible mechanical interface change of the satellite propulsion system depending on the satellite system design. A relatively simple thermal model is taken into consideration for the convenience of the analysis. A variety of the spacecraft bus voltages and the contact resistances are examined as well as the position of thermostat on propulsion components. As a consequence, even though the mechanical interface condition is changed on the same module, the successful thermal design could be achieved if we design the heater to have sufficiently large power with reference to the heritage value of contact resistance. Besides the reasonable performance on the thermal control is assured with the thermostat location errors, if the uncertainty in the position of thermostat is not quite large when assembling tank module.     

基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制

直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model, CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数（推力、喘振裕度等）的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间减小了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。     

三组元液体火箭发动机系统方案研究

三组元发动机是实现单级入轨的一项关键性技术。虽然国外从70年代就开始研究双燃烧室的三组元发动机,但由于推力室结构过于复杂,至今尚无一台样机出现。这里提出的三组元发动机系统,建立在三组元喷嘴技术基础之上,充分继承了已有的液氢／液氧、液氧／煤油发动机的研制成果,是技术先进、性能高、可在短期内实现的液体火箭发动机。     

卫星推进系统在轨管理和故障诊断软件的开发

研制了一套结合遥测数据有效地监测卫星推进系统的工作状态，并进行故障分析和诊断的软件。结合具体的卫星型号给出了一种实用易行的推进系统故障诊断专家系统的构造和实施过程。并且简述了新型的独立于型号卫星推进系统辅助分析系统的功能