Assessment of the close approach frequency and collision probability for satellites in different configurations of large constellations

The Earth orbital environment is drastically changing due to an intensification of the space activities. In particular, several projects of large constellations, proposed for the next years for communications purpose like global internet access, Internet of Things, or for Earth observations, will lead to the deployment of several thousands of new satellites at an unprecedented rate. It is a crucial challenge for space traffic management, which will deal with a great number of satellite conjunctions, potentially causing a collision with damaging consequences for the constellation itself and the space environment sustainability.In this paper, we investigate the close approach frequency and the cumulative collision probability for each referenced constellation. For this purpose, we compute the orbital evolution of satellites in different constellations during the lifecycle, from the deployment to the decommissioning, and we apply the CUBE algorithm and the Foster method to assess the collision probability with the background space debris population assuming a constant uncertainty in position. We show the variation of risk defined by the close approach frequency and the cumulative collision probability as a function of the proposed configuration. In particular, satellites of the Iridium and Kuiper constellation, but also satellite of the Telesat constellation on polar orbits are the most exposed at a collision. Moreover, the decommissioning phase contribute for a major part to the final cumulative collision probability.     

Fault mode probability factor based fault-tolerant control for dissimilar redundant actuation system

This paper presents a Fault Mode Probability Factor (FMPF) based Fault-Tolerant Control (FTC) strategy for multiple faults of Dissimilar Redundant Actuation System (DRAS) composed of Hydraulic Actuator (HA) and Electro-Hydrostatic Actuator (EHA). The long-term service and severe working conditions can result in multiple gradual faults which can ultimately degrade the system performance, resulting in the system model drift into the fault state characterized with parameter uncertainty. The paper proposes to address this problem by using the historical statistics of the multiple gradual faults and the proposed FMPF to amend the system model with parameter uncertainty. To balance the system model precision and computation time, a Moving Window (MW) method is used to determine the applied historical statistics. The FMPF based FTC strategy is developed for the amended system model where the system estimation and Linear Quadratic Regulator (LQR) are updated at the end of system sampling period. The simulations of DRAS system subjected to multiple faults have been performed and the results indicate the effectiveness of the proposed approach.     

复合材料层板中就位横向拉伸强度的研究

本文利用弹性力学和断裂力学方法对纤维增强复合材料的横向拉伸强度进行了分析，其中考虑了９０度开裂层厚度和开裂邻层的约束效应的影响，推导出正交各向异性对称铺层中昨合就位横向拉伸强度的数学表达式，得出开裂层的厚度和约束邻层铺设角对就位横向拉伸强度都有影响的结论，理论计算与Ｆｌａｇｇｓ实验结果吻合较好。     

塑性动态断裂过程中梁的塑性铰转动因子的确定方法

运用理论分析方法和实测试验方法，探讨了梁在塑性动态断裂过程中，其塑性铰转动因子的变化规律，提出了断裂过程中塑性铰几何转动因子的概念及其确定方法，并以３点弯曲梁理论分析解为例，计算了梁在塑性动态断裂过程中，其塑性铰转动因子的变化规律。该计算结果与３点弯曲梁动态断理解实验实测相一致。理论分析进一步明确了梁的塑性铰转动因子具有几何与物理两种不同的本质含意，并可直接用于修正梁的塑性动态断裂的理论分析解。     

离心铸造Al—20wt%Si合金自生表面复合材料的组织与性能

采用热模金属型离心铸造Al－20wt％Si合金，获得了外层聚集粗大初晶Si、中层为共晶组织、内层聚集细小初晶Si的自生三层表面复合材料。考察了复合材料的组织形貌，检测了复合材料的硬度和耐性，分析了复合材料的断裂模式。     

掠海飞行导弹击水概率的仿真研究

本文对掠海导弹的击水概率问题进行了研究,提出了用均匀设计、Monte—Carlo法和逐步回归法建立击水概率预报公式的仿真方法,并结合某型号的反舰导弹进行计算,得到了满意的结果。本文还利用表观频率和表观频谱的概念,建立起飞航导弹的背景干扰——海浪和阵风的数学模型,并用波叠加法进行了数字仿真。     

基于损伤力学的概率疲劳曲线获取方法

文章基于损伤力学方法获得满足疲劳试验的损伤演化方程,推导出一般条件下的理论疲劳曲线以及相对应的理论中值疲劳曲线与理论理想疲劳曲线；然后根据试验数据即可确定理论疲劳曲线中的参量,从而获取疲劳曲线计算公式。通过此计算公式,可以方便地得到一组以初始损伤为参数的疲劳曲线族,继而得到以失效概率为参数的疲劳曲线族,大大降低了所需试验的数量,并为结构抗疲劳设计和寿命估算提供了依据。     

基于信息流电路可测试性的度量

准确地度量电路的可测试性是数字系统测试的重要问题之一。本文提出了一种基于信息流度量电路可测试性的方法,它表明可以将一个数字电路看成是一个信息处理系统。因此,电路的可测试性的度量值定义为电路输出的平均信息量与输入的平均信息量的最大值之比。文中给出了如何应用逻辑模拟软件来计算电路可测试性的度量值。对于由模块组成的电路,可以通过模块之间的一些特殊操作求得整个电路可测试性的度量值,本文也给出了方法及实例。文中还给出了应用本文提出的方法进行电路可测试性度量的实例,并与文[1,5]的方法得到的结果进行了比较,从而说明了本文方法的特点。     

应力极值分布、强度威布尔分布的可靠性

本文运用应力—强度干涉理论,推导了应力为Ⅰ型极小值分布,强度为威布尔分布的可靠度计算公式,并对冗长的计算公式进行简化,在简化公式的基础上,运用一定的数学技巧,改变积分公式中的积分变量和上下限。将被积函数化成在某一区域内的可积函数。采用de Boor编制的一种严谨的自适应Romberg外推格式的FORTRAN程序进行数值积分。对应予不同的组合参数,给出应力服从Ⅰ型极小值分布,强度服从威布尔分布的可靠度数值。本文最后讨论了服从这两种分布的组合参数的变化对可算度数值变化的影响。     

适用于含多个隐式极限状态方程的飞机结构系统安全分析新方法

工程复杂随机结构的概率安全分析中，最重要的两个步骤是建立所有失效模式的极限状态方程和计算所建立极限状态方程的失效概率。一般来说大型复杂工程结构的极限状态方程都是隐式的，且当材料参数、结构参数和外载荷等均为随机变量时，极限状态方程均为非线性的，为此文中提出了建立真实复杂结构多模式隐式极限方程的等效方法。该方法对于单个极限状态方程采用在均值点展开成线性项和高次项修正的方式，在概率等效的基础上，建立起原非线性隐式极限状态方程的概率等效线性显式极限状态方程。当结构系统所有极限状态方程都建立了其等效显式线性极限状态方程后，即可利用可得的可靠性分析方法来计算结构系统的等效失效概率。所提方法被用于真实飞机结构翼身连接接头的强度刚度多模式可靠性分析，与迭代响应面法计算结果的对比表明，所提方法具有较高的精度。并且所提方法可以与任何标准有限元程序相结合，而标准有限元程序是当今处理结构力学分析与设计的强有力的工具，文中方法提供了力学分析与概率安全分析相结合的合理连接，其应用前景将是十分广泛的。