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宇航学报杂志 2017年第08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
  • 低温推进剂管路预冷沸腾换热特性研究综述

    作者:王娇娇; 厉彦忠; 王鑫宝; 王磊; 杨永忠 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    为探究低温推进剂预冷管路过程中非稳态两相流动与换热特性,通过文献调研与对比分析,综述了该领域研究进展。分类总结了影响预冷沸腾的主要因素,梳理了数值模拟研究结果,探讨了现有流动沸腾关联式对低温推进剂预冷沸腾过程的适用性,并整理了微重力下低温流体预冷沸腾相关实验研究。研究表明:1)低温流体预冷沸腾可用典型沸腾曲线逆向描述,换热特性与两相流型分布与常温流体流动沸腾相比存在一定差异;2)质量流速、流动方向、工质物性等是预冷沸腾过程流动与换热特性的主要影响因素;3)传统流动沸腾换热关联式不适用于低温流体预冷沸腾换热研究,需进一步拟合低温流体预冷过程关联式。通过梳理低温流体预冷沸腾理论研究和实验进展,提出了开展相关研究的思路与方向,以期为低温推进剂的安全高效加注提供参考和理论依据。

  • 大变形太阳电池阵展开的多体动力学分析

    作者:史加贝; 刘铸永; 洪嘉振 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    由于存在大变形、非连续和大体量等特点,对大型太阳电池阵的展开过程进行动力学仿真面临着巨大的数值困难。基于共旋坐标法和无转动自由度的板壳理论,考虑柔性电池基板的几何非线性效应与电池板之间的接触碰撞,建立大变形柔性太阳电池阵的多体动力学模型。对大型的太阳电池阵的展开的动力学过程进行数值仿真,并对该过程中的复杂的动力学现象进行分析。研究结果给出了不同驱动下电池基板的响应、应力分布特征以及基板之间的碰撞规律。此项研究不仅为空间站大型太阳电池阵的设计和优化提供了参考依据,也为其它大型可展开空间结构的仿真提供了一种多体动力学分析方法。

  • 超燃冲压动力高超声速飞行器巡航弹道分析

    作者:张帆; 张会强 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    在确定的高超声速飞行器几何约束下,建立飞行器气动特性和动力特性随飞行状态变化的耦合计算模型。以最大航程为目标,对超燃冲压动力高超声速飞行器定高和跳跃两种巡航方式的飞行特性进行研究。研究表明:在相同初始和最终状态下,与定高巡航相比,跳跃式巡航能够增加18.5%的航程和11.5%的飞行时间。定高巡航中飞行器很快由其初始状态过渡到升力-重力和推力-阻力平衡的近似等速飞行状态,而在跳跃式巡航中,飞行器是通过改变飞行高度来动态维持升力-重力平衡的,使其飞行高度明显高于定高巡航。较高的飞行高度使得跳跃巡航所受阻力较小,从而需用推力较小,燃料消耗也较慢,使飞行器能有更长的航程和飞行时间。

  • 空间自旋目标混合EFIR/DFT运动轨迹预测算法

    作者:韩冬; 黄攀峰; 刘正雄; 鹿振宇; 齐志刚 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    针对自旋目标运动轨迹的跟踪与预测中鲁棒性与时效性问题,本文提出一种在视觉测量目标位姿的基础上,通过混合扩展有限冲击响应(EFIR)/离散傅立叶变换(DFT)估计目标状态与特征参数,进而预测目标轨迹的方法。在视觉相机对目标特征点位姿测量的基础上,将运动过程分解为平动与转动,时域与频域同步估计目标的状态与动力学参数,采用DFT估计与平动相关参量,采用EFIR估计与转动相关参量,根据空间漂浮目标动力学方程,实现在过程噪声与量测噪声未知的复杂条件下对目标轨迹的长期准确预测,并通过地面机器人模拟试验对预测方法的正确性和有效性开展验证。结果表明:利用本文提出的方法实现了对空间自旋目标运动轨迹的准确预测;与传统基于扩展卡尔曼滤波的预测方法相比,在过程噪声、量测噪声未知的条件下,文中提出的方法有效缩短了参数收敛时间,提高了参数估计与轨迹预测精度。

  • 多参数空间的非线性非定常气动力降阶模型

    作者:陈志强; 赵永辉 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    基于线性卷积和修正因子,发展了一种多参数空间的非线性、非定常气动力降阶模型(ROM),从而高效地获得准确的非定常气动力。首先,基于阶跃响应的卷积构建线性降阶模型;然后应用拉丁超立方抽样得到参数空间内的抽样点,分别计算各抽样点处的修正因子;利用Kriging插值得到整个参数空间内的修正因子,从而得到参数空间内的修正降阶模型。以Isogai机翼为研究对象,考虑马赫数、俯仰振幅、沉浮振幅和减缩频率的变化对降阶模型精度的影响;最后将模型降阶与模型结构方程耦合,进行气动弹性分析并预测颤振边界,由此论证了该降阶模型的有效性。

  • 面向微小卫星绕飞任务的平滑估计器与多脉冲制导算法

    作者:郭久玖; 孟子阳 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    首先针对传统主动绕飞算法中存在的相角跳变问题,提出一种新型的平滑估计器,解决了经典扩展卡尔曼滤波(EKF)算法应用于主动绕飞过程中存在的估计值抖动和反转问题。接下来,针对传统多脉冲算法不考虑轨道精度和燃料消耗的问题,提出一种改进的导航点规划的最省燃料多脉冲主动绕飞算法。该算法将燃料最省的路径规划问题转化为导航点及相关参数的规划问题,并结合二次规划计算得出满足给定绕飞精度的绕飞路径。最后,将所提出的算法应用于20 kg级的微小卫星空间交互任务当中。仿真结果表明,对于经典的圆形轨迹绕飞应用,本文所给出的算法能够避免相角跳变现象的出现。同时,相比于传统的多脉冲算法最多可以降低42.2%的燃料消耗。

  • 含LESO的高超声速飞行器动态面控制

    作者:杨文骏; 张科; 王佩 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    针对含模型不确定性和外部扰动的高超声速飞行器(HFV)巡航飞行的控制问题,提出一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的动态面控制方法。首先,建立高超声速飞行器的纵向运动模型,并采用非线性动态逆(NDI)技术实现了飞行器速度和高度通道的解耦;其次结合传统反演设计方法,采用基于反双曲正弦函数的跟踪微分器(IHSTD)求取虚拟控制量的微分信号,避免了"微分爆炸"的问题;然后设计了LESO,能够实现对模型不确定项和外部扰动组成的"总和扰动"的精确估计,进而在控制器中动态补偿,大幅增强了系统的扰动抑制能力;最后,采用Lyapunov稳定性理论对所提出的控制方法进行了稳定性分析。本文所提出的控制方法保证了系统的渐近稳定性和较强的鲁棒性,仿真结果校验了本文所设计控制器的有效性。

  • 高超声速飞行器多约束鲁棒姿态控制器设计

    作者:冯振欣; 郭建国; 周军 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    针对高超声速飞行器机动飞行过程中存在的攻角约束和执行机构饱和非线性问题,提出一种兼顾多约束和控制性能的鲁棒姿态控制方法。首先,采用基于动态面法的积分型障碍Lyapunov函数(IBLF)保证攻角始终处于约束区间,同时避免了传统反演法的"微分膨胀"问题;然后,设计辅助误差子系统并引入控制律,降低了高超声速飞行器输入饱和非线性对闭环系统的影响,提高了系统的控制性能。此外,本文还引入非线性干扰观测器对参数摄动及外部干扰进行估计和补偿,增强了控制律的适应性。最后,通过Lyapunov理论证明了该方法能够确保控制系统的闭环稳定性,且闭环系统所有信号均一致有界。数值仿真结果校验了本文控制器设计的有效性。

  • 再入飞行器大攻角飞行时的姿态控制律设计

    作者:成高; 刘满国; 李宪强; 张翔; 李苑青 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    再入飞行器大攻角飞行时,会造成方向舵失效,且较小的滚转角速度,就可能导致舵偏指令饱和,对此,本文设计了一种在方向舵失效情况下的抗饱和姿态控制律。该控制律首先基于时标分离假设,将再入飞行器大攻角飞行时的姿态运动模型分解成快、慢回路子系统,然后采用新型的高阶滑模控制律,设计出了一种有限时间收敛且连续可导的慢回路控制器;针对快回路子系统,结合分层滑模控制理论和自适应控制理论,设计了具有抗输入饱和功能的自适应分层滑模控制器。对以上控制器进行仿真验证,结果表明该控制律在大攻角飞行造成偏航舵失效情况下,具有良好的抗饱和姿态控制能力。

  • 非合作目标接近与跟踪的低复杂度预设性能控制

    作者:殷泽阳; 罗建军; 魏才盛; 袁建平 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    针对追踪航天器接近和跟踪非合作目标任务中的相对位姿控制问题,基于预设性能控制理论提出一种低复杂度预设性能控制方法(LCPPC)。该控制方法一方面无需对模型的具体参数(如追踪航天器与非合作目标的质量、惯量参数等)进行先验估计或在线辨识,另一方面又能预先设计系统的瞬态和稳态性能,保证相对位姿控制系统在存在外部干扰、不确定性和非合作目标不可测机动的条件下仍能满足预先设计的性能要求。仿真结果表明,该控制方法能够在未知系统参数的条件下,实现非合作目标交会任务的快速实时高精度控制。

  • 一种具有实时性的SIFT特征提取算法

    作者:李鹤宇; 王青 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    针对尺度不变特征变换(SIFT)算法实时性差和在生成灰度图时信息丢失的问题,提出一种对比度增强和使用DAISY描述符的SIFT特征提取算法。首先,通过彩色图和原始灰度图计算像素的颜色调整值和曝光调整值,根据调整值与原灰度级获得对比度增强的灰度图。其次,使用改进后的灰度图提取SIFT特征点,并根据邻域灰度级计算不同高斯核和方向下的卷积方向图。最终,由特征点和采样点不同方向的偏导数值获得DAISY描述符,该描述符结构简单,便于计算。对由标准图像数据集提取的特征点使用K近邻(KNN)算法进行匹配,以评价在不同变化下算法的准确率。试验结果表明,该算法能够获得更多的特征点,并且在保证准确率的同时降低描述符生成部分和特征匹配部分的时间。

  • 航天器组件高量级冲击环境的一种评估方法

    作者:杨新峰; 邹轶群; 邓卫华; 扈勇强; 单悌磊; 张玉梅 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    针对不同冲击响应谱下航天器组件的加速度和应变进行了测量和研究,分析了冲击响应谱频率对冲击力传递的影响,以及组件本身结构频率与冲击力传递的关系,按应变等效准则,提出了一个把组件冲击响应谱转化为冲击试验规范谱的方法。不同冲击响应谱的应变数据验证表明,该方法可以有效地把组件高量级的冲击响应谱转化为低量级的冲击试验规范条件,为航天器组件在高量级冲击下的影响评估和验证提供一条途径。

  • 再入等离子体流动及其电磁波传输效应研究

    作者:高铁锁; 董维中; 江涛; 丁明松; 刘庆宗 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    基于求解N-S方程的数值方法和求解波动方程的WKB方法,建立了高超声速再入等离子体流场及其对电磁波传输影响的计算分析手段。通过比较分析飞行条件下再入体周围等离子体分布及其对通信的影响,初步验证了计算分析方法的可行性。在对再入等离子体流场数值模拟的基础上,计算了不同频率电磁波在等离子体介质中的传输特性,分析了再入体壁面催化条件及等离子体碰撞频率等因素对不同频率电磁波传输特性的影响。研究表明:再入高度越高,壁面催化对等离子体分布及其电磁波传输的影响越大;当电磁波频率低于特征碰撞频率时,碰撞频率可对电磁波传输特性产生显著影响。

  • 空间科学卫星对天覆盖三维可视化

    作者:牛文龙; 高辰; 李大林 期刊:《宇航学报》 2017年第08期

    为了将空间科学卫星对天观测情况进行可视化表达,首先构建天球并分别采用经纬网格和HEALPix编码的方式对天球进行剖分编码,然后提出一种剖分-映射的三维天球可视化表达方法。该方法根据编码号采用纹理坐标映射的方式绘制卫星对天球的观测效果,可以根据不同的编码层级产生不同大小的纹理,自适应地绘制各个编码层级的天球覆盖情况,在不增加顶点数目的条件下实时表达卫星对天观测的可视化效果。最后,以硬X射线卫星的仿真数据和2015年12月发射的暗物质卫星的实际运行数据为例,分析了所提出的方法在空间科学卫星实际探测中的应用。

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