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宇航学报杂志 2014年第07期

Journal of Astronautics

主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国宇航学会
国际刊号:1000-1328
国内刊号:11-2053/V
审稿时间:1-3个月
全年订价:¥ 984.00
创刊:1980
类别:工程科技II
周期:月刊
发行:北京
语言:中文
起订时间:
曾用名:宇航学报
出版社:协会类
邮编:100048
主编:马兴瑞
邮发:2-167
库存:200
主要栏目:
  • 论文
  • 实验研究
  • 研究简报
  • 评述
  • 综述
  • 工艺
  • 动态
  • 太阳能飞行器设计域分析和总体设计方法

    作者:朱雄峰 郭正 侯中喜 高显忠 张俊韬 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    根据太阳能飞行器单点设计过程的特点,总结出太阳能飞行器的控制方程组,即升重平衡、推阻平衡和能量平衡方程。针对能量平衡的特点,将其分成全天能量闭环和夜间能量闭环,并就上述两个能量闭环分析太阳能飞行器的翼载荷设计边界,研究了由两个能量闭环所形成的翼载荷设计域,探讨了影响翼载荷设计域的参数敏感程度。进一步,基于翼载荷可行设计域提出了一种太阳能飞行器总体设计方法,并通过算例论证了该方法的有效性。本文工作对太阳能飞行器的设计过程有指导意义。

  • 月面巡视器实时动力学建模与牵引控制

    作者:居鹤华 田小二 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    为实现月面巡视器GNC系统的闭环测试,研究了六轮摇臂式巡视器在月表崎岖地形、松软土壤和低重力环境下的动力学建模与控制问题。基于弹塑性轮-土力学和粘弹性运动副约束分析,建立了巡视器的牛顿-欧拉动力学模型。以跟踪期望速度、角速度为目标,采用速度协调控制和车轮滑移控制,完成了巡视器闭环牵引控制。在实时操作系统下实现了巡视器动力学模型和牵引控制系统,并建立了三维可视化平台,对该动力学模型和牵引控制方法进行验证。测试结果证实了建立的动力学模型准确、稳定,可以真实地模拟巡视器在月球表面的运动行为和轮-土作用关系,且满足运动副的约束;所设计的牵引控制方法可以较准确地实现巡视器跟踪期望的运动。

  • 球铰接杆式支撑臂展开过程中横向振动分析

    作者:刘志全 黎彪 丁锋 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对展开过程中球铰接杆式支撑臂时变构型的横向振动问题,推导了支撑臂等效连续体模型的各向等效刚度,基于Hamilton原理推导了支撑臂展开过程的控制方程,采用加权余量法将偏微分控制方程转化为常微分方程,利用Runge—Kutta法对方程进行了数值求解。计算结果表明:在收拢过程中,支撑臂末端的横向振幅越来越小,收拢过程是安全可靠的;而在展开过程中,末端的横向振幅随展开进程而增加,且振幅随末端负载质量增加而增加;若不考虑锁定冲击,展开速度对支撑臂横向振动的振幅影响可忽略,若考虑锁定带来的周期性冲击时,支撑臂的横向振幅将显著增大。为减小支撑臂的横向振动,必须对支撑臂展开速度加以限制。研究结果为航天器支撑臂在轨展开的控制提供了参考。

  • 重力梯度对自由漂浮空间机器人姿态扰动分析

    作者:郭胜鹏 李东旭 范才智 孟云鹤 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    分析重力梯度对在轨运行的自由漂浮空间机器人姿态运动影响。由Lagrange方法建立自由漂浮空间机器人受重力梯度扰动的非线性动力学模型。首先,考虑无控关节自由状态,分析重力梯度对关节运动的影响。其次,利用相平面轨迹分析重力梯度对自由漂浮系统姿态运动影响。最后,由速度偏差曲线分析重力梯度对机械臂的影响。结果表明,当作用时间接近轨道周期或更长时,重力梯度引起的关节偏差已十分显著,且这种扰动作用主要由轨道偏心率决定;关节锁定时俯仰姿态受扰运动有周期振动与翻滚两种形式,若初始角速度满足一定限值可以保证俯仰运动不发生翻滚;当机械臂长时间工作时,忽略重力梯度将产生明显的末端定位误差。

  • 一种刚、柔机械臂组合的月壤取样器动力学分析

    作者:凌云 宋爱国 卢伟 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对月球表取任务,本文提出一种由三个刚性臂和一个柔性臂组合、结构新颖的月壤取样器。该取样器具有收缩体积小、工作空间大和重量轻的优点。重点描述了柔性臂的驱动机构设计。采用虚功原理建立了柔性臂的柔性动力学模型,并采用Wilson—theta的数值计算方法分析了取样器的动力学特性。通过动力学响应确定了取样器的工作极限。最后通过仿真和实验验证了该柔性动力学分析的正确性。

  • 高超声速复杂流动中的限制器效应数值仿真

    作者:李广宁 徐敏 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    从理论分析和数值计算两个方面,对计算流体动力学(CFD)计算中常见的几种MUSCL型迎风式限制器耗散特性进行了研究,包括superbee限制器、van Albada限制器和两种minmod限制器。首先从理论上证明minmod限制器可以是耗散性较小的压缩型限制器,前人关于minmod限制器完全是耗散型限制器的认识是不准确的。其次,通过NACA0012翼型绕流计算表明,限制器耗散特性会对数值计算收敛过程产生重要影响,耗散性越小,如superbee限制器,则收敛越困难。第三,通过一个有实验结果的24。压缩拐角高超声速复杂流动数值计算,进一步澄清了前人关于minmod限制器耗散特性的不准确认识,得到了与理论分析相一致的计算结果,即minmod限制器可以是耗散性比Albada限制器更小的压缩型限制器。计算结果表明,对于包含强激波的高超声速复杂流动,本文使用的minmod限制器比superbee限制器和van Albada限制器更容易满足稳定性和高精度的计算要求。

  • 空间机械臂自适应扩展雅克比零反作用控制

    作者:徐拴锋 杨保华 张笃周 王汉磊 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对自由漂浮空间机械臂执行在轨服务(On—Orbit Servicing,OOS)时对基座姿态的扰动问题,设计了一种基于扩展雅克比矩阵的自适应零反作用运动控制器。通过巧妙利用角动量守恒定律,解决了广义雅克比矩阵的非线性参数化问题。基于此,将运动学不确定性和动力学不确定性都考虑在内,采用李雅普诺夫稳定性分析工具,得到了自适应零反作用运动控制器,可以同时实现航天器姿态调节和机械臂末端执行器对任务空间中期望轨迹的跟踪,并且不需要测量机械臂末端执行器的速度。仿真结果表明了本文所提算法的有效性。

  • 辐射开环空间绳系机器人编队动力学及控制

    作者:马骏 黄攀峰 孟中杰 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    提出了一种新型辐射开环空间绳系机器人编队系统,其在编队稳定性、任务灵活性及燃料消耗等方面具有明显的优势。针对辐射开环空间绳系机器人编队系统自旋运动过程中的构型误差控制问题,首先建立了编队系统的自旋动力学模型;然后分析了空间绳系机器人的绳系拉力和空间平台的自旋扭矩对编队系统自旋运动中出现的构型误差的控制能力;设计了一种依靠空间绳系机器人绳系拉力和空间平台自旋扭矩作为控制量,对构型误差进行控制的协调控制方法;最后通过数字仿真进行了校验和分析。仿真结果表明:设计的协调控制方法能够明显改善编队系统自旋运动中构型误差的控制效果。

  • 空间合作目标运动再现的相似设计方法研究

    作者:孙施浩 赵林 贾英民 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    以相似理论为基础设计一种绝对运动等效代换方案以在地面试验中实现空间合作目标绝对运动与相对运动同时再现。首先应用量纲分析法给出空间合作目标轨道姿态动力学问题地面试验的相似准则;然后,提出绝对运动等效代换方法,并以此为基础建立运动再现地面试验模拟器的轨道姿态动力学方程;最后以航天器交会对接最终逼近段地面验证试验为例给出地面试验系统验证方案的具体实施步骤,并通过仿真算例说明所提方法的有效性。

  • 一种用于实时轨道确定的NPF—SRCKF滤波算法

    作者:李志军 侯黎强 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对航天器实时轨道确定中建模复杂、计算量大、估计精度低的问题,设计了一种考虑地球J2摄动影响的基于NPF—SRCKF的实时轨道确定算法,该算法采用非线性预测滤波(NPF)对模型误差进行补偿修正,利用平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法对修正模型误差后的系统进行状态估计。针对单测站、双测站跟踪测量设计了不同的实时轨道确定算法。实验结果显示,将非线性预测滤波和平方根容积卡尔曼滤波结合在一起,运用于简化的实时轨道确定模型,能有效降低计算复杂度,改进数值运算的稳定性,提高状态估计的精度。

  • 考虑自动驾驶仪动态特性的含攻击角约束的反演递推制导律

    作者:刁兆师 单家元 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对制导武器需要攻击角度控制的要求及自动驾驶仪动态特性对制导效果的不利影响,提出了考虑自动驾驶仪动态特性补偿、具有末端攻击角约束的反演递推制导律。首先结合反馈线性化技术,利用本文推广的积分反演定理设计了二阶子系统的虚拟控制律;然后进一步应用反演递推方法推导了考虑自动驾驶仪动态特性的含攻击角约束的制导律,并通过李雅普诺夫稳定性理论详细地证明了该制导律对于视线角和视线角速率的指数收敛特性。在实例应用仿真中,给出了该制导律的具体实现方法,比较了该制导律与其他制导律的制导性能,检验了该制导律对不同作战任务的制导效果。仿真结果表明,该制导律具有良好的性能和工程应用推广价值。

  • 基于级数反演法的变速运动SAR回波二维频域模拟算法

    作者:刘昕 张林让 刘楠 刘高高 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对变速运动平台,提出了一种基于级数反演法的SAR回波模拟二维频域的算法。建立了变速运动模式SAR的几何模型,利用级数反演法,得到了较为准确的信号2维频谱表达式,并对由变速运动引入的大场景空变性进行了分析,给出了空变性相位误差补偿因子,实现了回波信号的精确仿真。分析表明该算法能够在保证较高的相位精度情况下大大的提高SAR回波的仿真速度。仿真结果证明了该算法的有效性。

  • 辅助空间遥操作的虚拟管道设计与实现

    作者:田志宇 黄攀峰 刘正雄 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    针对复杂空间环境下进行遥操作的安全性问题,提出一种基于路径点的光滑虚拟管道快速生成算法,改进深度优先算法对虚拟管道进行静态规划,并给出动态修正算法,实现管道的动、静态避障。虚拟管道可为操作者提供视觉、触觉等反馈信息以调整自身操作。操作对象在管道内运动,能安全、快速地达到目标。相对于路径规划方式按指定轨迹避障,该方法提高了操作灵活性和效率。在CHAI3D仿真平台下进行多组避障实验,验证了算法的有效性。

  • 采用阵列天线的GPS接收机的多径抑制方法

    作者:王纯 张林让 胡子军 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    提出一种新的用于阵列天线GPS接收机的多径抑制方法。考虑到通常GPS视线信号的来波方向与多径的来波方向不同,在每个导航数据符号位内测距(C/A)码重复,通过对阵列接收的信号矢量与它本身的延迟信号矢量互相关,提高接收机前端信噪比,再利用最大特征值法和前后向空间平滑技术准确地估计期望卫星视线信号(LOSS)的来波方向。最后综合多个GSC子阵列有效地降低了相关多径对码跟踪精度的影响。仿真结果显示,该方法能使接收机在与LOSS码同步前准确估计LOSS的角度信息,有效抑制相关多径,且鉴相结果准确。

  • 超低温处理对T700碳纤维/环氧复合材料拉-压疲劳性能的影响

    作者:刘新 武湛君 蔡永超 王海瑞 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    对T700碳纤维/环氧复合材料在超低温处理前后的拉-压疲劳性能进行了的研究。采用真空袋-热压罐成型工艺,制备了T700碳纤维/环氧复合材料单向板,在液氮中对试样进行超低温浸泡和超低温/室温循环处理,利用光学显微镜观测了试样在超低温处理过程中产生的微裂纹情况,并测试了超低温处理后试样的静强度和拉-压疲劳1000次、10000次及130000次后的剩余强度。对TT00碳纤维/环氧复合材料超低温损伤机理进行了分析,并讨论了超低温处理和拉-压疲劳对复合材料剩余强度的影响。结果表明,超低温处理和拉-压疲劳处理都会使试样产生微裂纹,并引起试样内的残余应力释放和试样的剩余强度降低;经历不同的超低温处理之后,试样的剩余强度达到最高值时所对应的拉-压疲劳次数不同;随着超低温处理和拉-压疲劳的作用,试样的剩余强度会经历先升高-再降低的过程。

  • 高温超导滤波器在航天技术中的应用

    作者:佘世刚 王锴 周毅 马沛 宁银 申健 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    提出了一种高温超导滤波器在航天中应用的方法,分析了高温超导滤波器在航天器中应用的优势,可以改善接收机的灵敏度,降低噪声系数,减小接收天线的接收面积,增加航天器的测控距离等。设计了高温超导滤波器在轨验证装置,并在卫星中成功使用。

  • 中国宇航学会成功举办第三期航天科技期刊编辑业务培训班

    作者: 期刊:《宇航学报》 2014年第07期

    2014年6月16—22日,经国家新闻出版广电总局授权,中国宇航学会在京举办第三期航天科技期刊编辑业务培训班,63名来自航天和航空领域的科技编辑接受培训。这是自航天科技期刊联盟成立以未,中国宇航学会连续第3年举办航天科技期刊编辑业务培训班。中国航天科技集团公司研发部孙国斌总师和中国航天科工集团公司科技质量处周涛处长出席开班仪式并讲话,中国宇航学会副理事长兼秘书长杨俊华主持开班仪式,国家新闻出版广电总局报刊司董毅敏处长作了“科技期刊改革与发展”的主题报告,多名来自中国科技期刊编辑学会、中国科技信息研究所的专家学者和有关航天专家授课。培训班学员们进行了充分的交流和讨论,大家纷纷表示,这种针对性强的培训对提升业务能力大有裨益。

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