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宇航学报杂志 2017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
  • 空间绳网多收口质量块收口过程动力学分析

    作者:郭吉丰; 易琳; 王班; 周卫华 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对空间绳网捕获应用,进行了多收口质量块收口过程的动力学分析。以一种自适应双卷筒卷取机构为研究对象,考虑包含有三个质量块的收口系统,通过建立收口质量块质点运动微分方程、收口绳长约束方程并利用非正交变换方法,给出了各收口质量块质心运动与缆绳卷取运动耦合的动力学模型,仿真分析了质量块平动发射和系统自旋发射等典型收口过程的运动特点,给出了一些收口过程的驱动控制策略,同时也说明此类自适应收口质量块具有较强的自适应性和容错性,适用于空间绳网捕获系统。另外,以上分析也适用于采用缆绳控制的绳系卫星编队系统。

  • 空间机械臂捕获失稳目标的动态轨迹规划方法

    作者:王兴龙; 周志成; 曲广吉 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对航天器在轨服务体系技术的发展需求,提出一种空间机械臂捕获失稳目标的动态轨迹规划方法。在系统设定和工程模化的基础上,首先推导了空间机械臂捕获目标的动力学模型和速度增益矩阵;然后重点研究了速度增益矩阵的动态调整方法,并以此为基础设计了空间机械臂捕获失稳目标的动态轨迹规划方法;最后通过工程算例在MATLAB和ADAMS联合仿真平台上验证了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法既能有效减少捕获时间,又能防止过大的起始和残余速度,同时还能回避雅克比矩阵奇异问题,可以满足机械臂末端对失稳目标相对位姿同步跟踪的捕获任务要求,具有工程实用性。

  • 脉冲推力最优轨迹的Hamilton边值问题

    作者:沈红新 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对大推力航天器的Hamilton边值问题(HBVP),提出一组基于变分法的通用方程,其中内点和其它端点(包括始、末端点)可以满足统一的方程形式,由此反映了更本质的边值条件解析结构。具体问题的最优性必要条件均可以从本文给出的通用方程中较方便地推出,避免了以往构造边值问题复杂繁琐的困难。仿真结果表明,本文方法可以保证有效、快速地获得大推力航天器的最优飞行路径。

  • J2项摄动下的远程拦截耗尽关机中制导律设计

    作者:呼卫军; 王欢; 周军 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    为实现远程高精度动能拦截,针对使用固态燃料发动机的拦截弹在强时间约束下的耗尽关机问题,本文设计一种基于通用能量管理(GEM)的闭环中制导律。该制导律首先考虑了地球非球形J2摄动项对弹道影响,改进Lambert问题求解算法,在小计算量的情况下修正了因地球扁率摄动在远程拦截长时段飞行过程中引起的需求速度求解偏差,将其精度提升一个数量级。然后在GEM基础上给出了一种能量调制角虚拟映射关系实现了能量调制初段指令平滑过渡,并改变近关机点推力定向策略解决了临近关机时指令发散问题。在制导过程中加速度计反馈环节的引入增强了对推进系统参数的鲁棒性。六自由度仿真表明,相比传统GEM制导律,该制导律精度更高,任务适应性强。

  • 能量约束下的动能拦截弹逆轨拦截攻击区建模

    作者:于大腾; 王华; 李林森; 王洪宇 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对动能拦截弹(KKV)拦截高速目标的拦截末端对抗分析问题,提出一种末端拦截弹攻击区建模方法以及目标最优规避策略。首先,通过空间几何关系推导并得出了拦截弹与目标机动范围在攻击区中的投影计算方法。以所建立模型为基础,推导捕获区与逃逸区以及界栅的计算方法,并给出了显式表达式。随后,引入燃料消耗这一能量约束条件,进一步建立考虑能量约束的攻击区计算模型。对于目标,通过对所建立的攻击区及相应的投影进行分析得到了其最优规避策略。仿真结果表明,文中所建立的模型、投影计算方法及目标最优规避策略是正确的。利用本文提出的模型,可根据末端拦截弹与目标的参数对拦截弹捕获逃逸区进行快速计算。通过对不同情况下的攻击区进行分析,可为助推火箭与拦截弹末制导交接班条件的研究提供便利。

  • 拦截大机动目标的三维制导控制一体化设计

    作者:赖超; 王卫红; 熊少锋 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对大机动目标拦截过程中目标加速度未知的问题,提出一种结合有限时间收敛扩张状态观测器与自适应动态面控制的复合三维制导控制一体化设计方法。首先,建立基于弹目视线坐标系下的三维全耦合六自由度侧滑转弯导弹的制导控制一体化模型,减少了假设条件;采用动态面方法,避免传统反步法设计中的"计算膨胀"问题,引入有限时间收敛的扩张状态观测器来在线估计并补偿包括目标加速度在内的不确定性,同时结合自适应鲁棒控制策略,对新型扩张状态观测器的观测误差进行补偿,有效地提高了对大机动目标的拦截精度。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。导弹六自由度全状态模型的拦截仿真证明了设计方案的有效性。

  • 一种求解姿态不可交换误差补偿系数的通用方法

    作者:严恭敏; 杨小康; 翁浚; 秦永元 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对捷联惯导姿态更新算法中的不可交换误差补偿系数求解问题,论文在多项式角运动条件下建立了角速度多项式、角增量多项式与多子样角增量采样之间的线性关系,根据等效旋转矢量微分方程中不可交换误差多项式的向量叉乘特点,将叉乘转化为多项式系数的卷积运算,推导给出了计算任意子样数不可交换误差补偿系数的数值方法,新方法易于软件编程实现。最后,通过仿真计算给出了2~6子样误差补偿系数,其中2~4子样结果与已有文献完全相同,而5、6子样为首次给出。

  • 星间链路体制下的星地双向时间同步方法

    作者:吕宏春; 卢晓春; 武建锋 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    推导了星地双向时间同步的数学模型,提出了在星间链路体制下进行星地双向时间同步的方法,计算了新一代导航试验卫星与西安站的相对钟差,通过对计算结果分别按1周、1天和1小时时长进行参数拟合,以及进行短期频率稳定度分析,验证了试验阶段星间链路体制下星地双向时间同步的精度和性能。结果表明,1周、1天和1小时的拟合时长星间链路体制下的星地时间同步精度分别达到了3.42纳秒、0.30纳秒和0.15纳秒,10000秒频率稳定度优于8×10-14。

  • 时变时/频差对长时相关积累的影响分析及补偿策略

    作者:朱珍珍; 刘丽 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对同步双星定位系统中时/频差(TDOA)/(FDOA)时变引起长时相关积累增益损耗的问题,将上下行传播链路的相对运动均考虑在内,推导同步双星系统中时变时/频差条件下的信号模型;在此基础上,根据规则信号自相关函数与能谱密度之间的关系以及线性调频信号的频谱特性,分别定量分析时变时/频差对长时积累时/频差维相关峰值幅度损耗的影响;给出了时变时/频差补偿策略和实现步骤。实际数据处理结果表明,本文给出的补偿策略能够实现长时相关积累的能量聚焦,时变引起幅度损耗定量分析结论的有效性也得到验证。

  • 热力学排气工作过程中流体热分层实验研究

    作者:刘展; 张晓屿; 张少华; 刘欣; 厉彦忠 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    基于地面热力学排气实验平台,以R123为工质,在初始液位0.595 m、外部漏热800 W的工况下,研究了箱体增压、混合喷射降压、节流制冷以及自然冷却等不同工作过程中箱内流体温度分布。实验结果表明:在增压阶段,箱内流体温度分层发展良好。在混合喷射阶段,当循环流量为96 L/h时,热层厚度发展速率为1.57 mm/min;而当循环流量增加到152 L/h时,热层厚度增加率为1.07 mm/min。热分层充分发展大约耗时5.48 h。在节流制冷阶段,液相温度变化基本控制在1.98℃以内,气相最大温降13℃。自然冷却阶段开始15 min后,制冷喷射的影响逐渐消失。在外部空气冷却下,气相温度逐渐趋于顶部温度最低、界面温度最高的线性分布;液相测点则基本上以恒定的速率平行向温度降低方向推进。

  • 一种面向增材制造技术的桁架式支架结构设计方法

    作者:李修峰; 高令飞; 王伟; 王浩攀 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对卫星结构轻量化设计需求,综合应用拓扑优化方法和增材制造技术在结构设计和加工方面的优势,提出一种面向增材制造的桁架式支架结构设计方法。首先,考虑增材制造加工工艺约束,应用拓扑优化方法在结构可行设计空间中寻找最佳传力路径,以此为基础抽象出相对应的桁架结构;然后,应用尺寸优化方法,设计最优的桁架杆件截面尺寸;最后,综合考虑最优杆件尺寸和结构加工/使用约束,进行几何重构,获得可供增材制造的结构设计方案。将方法应用于某卫星敏感器支架结构设计,得到一种相对传统构型减重35.4%的轻量化设计方案。经详细力学分析验证,在使用与传统构型支架相同材料参数和载荷工况下,新型支架基频提高34.3%,安全裕度提高13.0%,同时动态响应系数降低7.3%,验证了方法在结构设计方面的可行性,为同类结构的轻量化设计提供了有益参考。

  • 激波风洞边界层强制转捩试验研究

    作者:李强; 张扣立; 庄宇; 赵金山 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对升力体模型设计了涡流发生器,在中国空气动力研究与发展中心(CARDC)Φ2 m激波风洞上开展风洞试验,研究了高超声速边界层强制转捩问题。试验来流名义马赫数分别为10、12,单位雷诺数分别为2.4×10~/m、2.1×10~6/m,模型攻角10°。试验中应用铂薄膜热流传感器技术和温敏热图(TSP)技术测量了模型表面热流,证明涡流发生器实现了模型边界层强制转捩,使Φ2 m激波风洞拥有了模拟高马赫数低雷诺数湍流边界层的能力。试验结果表明,不同形状不同高度涡流发生器对边界层完全转捩成湍流后的热流影响不明显,由此可提出一种新的激波风洞试验方法,即利用涡流发生器开展相同来流条件下不同边界层流态对模型表面热流等边界层参数分布影响的试验研究。

  • 立方星带芯磁力矩器多目标优化设计与实现

    作者:白博; 周军; 王圣允 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    针对立方星体积与功耗存在限制的情况下,如何得到磁矩大而体积小、重量轻、功耗低的带芯磁力矩器这一问题,采用多目标优化的方法进行磁力矩器的设计。首先,按照圆柱型磁芯上缠绕多层漆包线的结构,分别推导了磁矩、功耗与磁芯尺寸、漆包线直径以及绕线匝数之间的数学模型。其次,根据磁矩与功耗的数学模型,在质量与体积均存在约束的情况下,采用遗传算法对磁力矩器进行多目标优化设计。再次,根据带芯磁力矩器的磁感应强度与磁矩之间的关系,设计了磁矩的测试方法。最终,将所设计的参数进行了具体实现。对磁力矩器的测试结果可以看出,所设计的磁力矩器不仅输出磁矩线性度高、剩磁小,而且满足立方星标准的要求。所设计的磁力矩器在多颗立方星上的成功应用表明了该设计方案的有效性。

  • 载人月球车单轮月面直线加速行驶的模拟算法

    作者:梁忠超; 王永富; 金马; 高海波; 邓宗全 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    当载人月球车(LRV)的车轮在地面与月面使用相同的驱动方式时,重力加速度的不同会导致其产生完全不同的直线运动加速度。针对上述问题,以单个车轮为研究目标,首先建立车轮垂直载荷、挂钩牵引力、驱动力矩的力学模型,分析月面与地面重力条件下能够产生相同直线加速度的车轮运动条件,然后推导同直线加速度运动时车轮力矩驱动的模拟算法。最后,对比月面、地面采用模拟算法、地面不采用模拟算法的三种情况下单个车轮直线加速度,验证模拟算法。计算结果表明:采用模拟算法驱动的地面车轮在与月面同质量或同垂直载荷情况下均可保持相同的直线运动加速度,而不使用模拟算法的地面车轮无法获得相同的直线加速度。

  • 2017年全球航天探索大会在北京召开

    作者: 期刊:《宇航学报》 2017年第07期

    2017年6月6—8日,由国际宇航联合会、中国宇航学会共同主办的2017年全球航天探索大会在北京召开,来自51个国家和地区的1000余名专家学者和航天科技工作者参会。

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