地外二氧化碳转化利用技术研究现状与展望

为有效解决未来长期载人地外生存面临的物资供给等关键问题,获得更高的氧回收率、能量转化效率和更低的应用成本,亟须发展更高效的地外二氧化碳转化利用技术。文章总结了地外二氧化碳利用的发展现状并分析了近期的研究进展,发现不同技术之间差异大,在航天应用过程中,需充分考虑地外环境限制因素,以选用更合适的技术。空间站上已搭载的Sabatier装置和火星车上的MOXIE装置初步实现了地外二氧化碳还原。以“地外人工光合成”为代表的常温二氧化碳转化技术可为地外环控生保提供新路线。其不仅能够实现地外氧气供给,还可获得甲酸、乙烯和甲烷等有机分子作为燃料或生物转化原料。随着相关基础研究的不断发展,有望实现二氧化碳的高效转化和高附加值有机物、甚至碳糖食物的生产。地外二氧化碳转化利用技术的发展,将实现地外密闭环境下的废弃资源利用与物质循环,降低载人空间站、载人深空飞船的物资供应需求,也将为原位资源利用火星大气中的二氧化碳提供创新思路,以支撑未来可承受、可持续的地外生存任务。     

C/SiC材料在模拟空天往返条件下的可重复使用性能评估

针对飞行器空天往返、多次使用的发展需求,以2D C/SiC材料为对象,选择开放大气模拟环境、800 ℃温度条件开展了常/高温拉伸试验、以及常温→高温→降温循环变化历程下拉-拉疲劳的耦合试验,得到不同的力学性能规律,分析了影响材料表面涂层完整性的控制因素及转化点。表明C/SiC材料具有优良的高温静态持续强度性能,但在常-高温循环变化历程下的疲劳性能明显衰减。采用剩余刚度衰减模型,提出了力-热-氧耦合时考虑常-高温循环历程影响因素、以及氧化尺寸效应影响的疲劳剩余性能评估方法。     

环境严酷性指数腐蚀当量方法及其应用研究

 建立统一的腐蚀损伤环境变量——环境严酷性指数（ESI）,并研究其在飞机结构耐久性设计中的应用。在材料/结构腐蚀与单一环境类型/要素/强度关系基础上,按照《由电化学测量值计算腐蚀率和相关量的标准方法》(ASTM G102 89),引入并给出相应的ESI,并在一定工程假设下,给出在综合环境(由不同环境类型/要素/强度组成)作用下的ESI。同时,在腐蚀损伤等效原则下,用标准的环境类型/要素/强度及其作用时间当量化地表征综合环境及相应的作用时间(即环境谱),为环境加速试验环境当量提供依据并形成环境当量谱以应用于飞机结构耐久性设计中的腐蚀防护与控制(EEF),评估结构的检查周期/日历寿命。根据相关试验结果计算了典型金属材料在不同环境中的环境严酷性指数及环境当量化系数(EEF), 给出了环境简化或折算的算例。     

空间环境模拟器热沉热辐射当量吸收特性研究

文章采用蒙特卡罗法模拟射线的传输过程,分别对两种热沉形式的热辐射当量吸收系数进行了数值计算,研究了表面形式、几何高度及入射光线方向等参数对表面热辐射当量吸收系数的影响。计算表明,正六边形凹腔形式的吸收效果远好于正四棱锥形式,但这种结构形式的吸收有明显的方向性,正四棱锥形式对光线的吸收呈现各向同性。     

国外大型太阳模拟器研制技术概述

国外航天大国均建有大型太阳模拟器,并在空间探测技术研究中发挥着重要作用。文章介绍了国外典型大型太阳模拟器,给出了其达到的技术指标,较系统地总结了国外大型太阳模拟器研制技术和经验,如准直镜、灯室和光学装校等关键技术的设计思路和解决途径,为我国研制大型太阳模拟器提供了技术借鉴和参考。     

稳态加速度模拟试验设备：离心机设计（2）

文章分3篇10章详细介绍了稳态加速度模拟试验设备一离心机的设计.上篇对稳态加速度环境及其效应,相关试验方法和国家标准作了阐述;中篇(上)系统介绍了国内外离心机发展的历史,提供了较为全面具体的离心机结构概况,并对它们逐一进行小结与点评;中篇(下)对离心机进行基本理论分析,研究总体设计和部件设计问题,提出离心机设计原则及其计算方法;下篇通过一个国家"七五"科技攻关项目的实践作为实例,提供读者作设计参考.在文章中,作者对多年来积累的技术资料和实践心得进行了系统的整理和归纳,梳理出一条在离心机研制中科学的设计思路和实用的工作程序.该文章对相关领域的研究人员和技术人员会有很大启发和帮助,同时对其他同类设备的设计也有触类旁通的作用.文章主要探讨的对象是中型、大型、特大型航空航天离心机,土工离心机和载人离心机.     

KM6水平舱综合复压系统设计与仿真分析

综合复压系统是载人地面试验设备的重要分系统之一,主要用于载人试验一旦出现重大故障和事故时,对试验舱进行紧急复压,让舱体迅速恢复到正常大气压力环境。文章介绍了KM6水平舱综合复压系统的流程设计;对系统的紧急复压能力进行了数值计算和仿真分析,其结果与系统调试结果基本吻合。表明仿真模型的建立及分析正确可信,综合复压系统流程设计能够满足设计要求。     

NASA-HDBK-7005《动力学环境准则》分析

文章从标准化的角度讨论了动力学环境试验技术,分析了以MIL-STD-810为代表的各类产品通用的环境标准和以NASA-HDBK-7005为代表的航天系统动力学环境标准所形成的两个环境标准体系的特点,讨论了NASA-HDBK-7005的标准内容,提出了我国航天动力学环境标准化工作的建议和意见。     

基于SOPC的音频控制板模拟器设计

音频控制板模拟器是民航飞机音频系统测试台的一个组成部分,为测试台提供测试输入信号,并显示相关系统的状态信息。本设计采用单片FPGA芯片实现核心处理功能,依托该硬件平台,运用嵌入式NiosⅡ处理器来提供系统的逻辑控制,配合以相应的外围设备,完成实际音频控制板的等效模拟。设计的音频控制板模拟器可以直接用于航空维修,不仅解决了原先测试音频系统需要借用航材的困难,而且实现了音频系统的自动测试,提高了测试效率,降低了测试成本。     

无人机舵面负载模拟系统的小脑模型控制

为解决无人机舵面负载模拟系统中非线性和多余力矩扰动问题,利用小脑模型神经网络非线性逼近能力强、结构简单、适于实时控制等特点,采用小脑模型和传统PD(Proportional-Derivative)控制结合的复合控制策略,由小脑模型实现前馈控制,PD控制实现反馈控制,以保证在系统运行各阶段的控制精度.分析讨论了复合控制的不稳定性问题,研究了基于可信度分配和学习率自适应调整的改进型小脑模型的应用情况,提出一种适用于单输入单输出系统的简化小脑模型复合控制设计方法.仿真结果表明该方法有效地解决了小脑模型和PD复合控制的不稳定问题,改善了系统动态加载性能,并具有很好的抗干扰性能.