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宇航学报杂志 2017年第10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
  • 火箭发动机试验台中低温甲烷的安全排放研究综述

    作者:喻闯闯; 罗天培; 刘瑞敏; 曲胜; 张家仙; 赵耀中 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    首先对气、液态甲烷的危险特性进行了分析,针对危险性最大的重气扩散过程,详细分析了其形成机理及影响因素。随后对国内外重气扩散问题的相关研究进行了全面的梳理和总结,在试验方面,介绍了Burro、Coyote和Falcon系列大型重气扩散经典试验;在理论分析和数值仿真方面,概述了典型重气扩散模型的基本原理及优缺点,针对CFD方法在重气扩散模拟上的应用进行了较为细致的介绍。最后结合液氧/甲烷发动机试验台的具体排放需求,提出了高空排放、燃烧处理及围堰排放三种排放方式,叙述了各自的工作原理、优缺点及其适用范围,并结合重气扩散特点相应地给出优化方案。

  • 考虑关节柔性的双连杆机械臂振动控制及实验研究

    作者:荣吉利; 项阳; 辛鹏飞; 杨永泰; 项大林 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    为了研究含有柔性关节的双连杆柔性机械臂的振动控制问题,采用绝对坐标方法对臂杆和关节进行建模,得到了刚柔耦合的双连杆机械臂动力学模型;对比研究了PD和LQR控制方法对柔性机械臂主动控制效果,针对柔性机械臂的实际工程需求,提出了一种LQR-PD联合控制策略,设计了相应的控制器并进行了仿真控制研究,同时结合搭建的双连杆柔性机械臂地面模拟平台进行了模拟实验。研究结果表明,该控制策略不仅能实现关节轨迹的精确跟踪,而且能有效抑制臂杆末端的残余振动,具有重要的工程价值和良好的应用前景。

  • 两种着陆模式下的着陆器缓冲机构构型优化

    作者:吴宏宇; 王春洁; 丁宗茂; 丁建中; 刘学翱 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    分别建立了着陆器在非0高度关机着陆模式下、触地关机着陆模式下的动力学仿真模型。基于仿真模型,应用全因子实验设计方法分析了着陆器在两种着陆模式下的软着陆性能,得到了软着陆极恶劣工况。为了获得软着陆性能最佳的着陆器设计方案,研究了着陆缓冲机构构型参数对软着陆性能的影响。结合仿真模型与实验设计方法获取样本点,构造了极恶劣工况下描述软着陆性能指标值、着陆缓冲机构构型参数之间映射关系的响应面模型。之后利用响应面模型与第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)实现了着陆缓冲机构构型参数的优化。将优化后的参数代入仿真模型验证,着陆器在两种着陆模式下的抗翻倒能力、底面抗损坏能力均得到提升。

  • 静止卫星小推力多圈转移轨道间接优化

    作者:沈红新; 李恒年 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    本文研究了电推进平台地球静止(GEO)卫星转移轨道优化问题。在动力学模型中考虑了地球J2项摄动,基于庞特里压金极大值原理(PMP)推导了时间最优变轨控制律及其一阶必要性边界条件,采用推力幅值延拓技术和牛顿下山法对最优控制两点边值问题求解。仿真算例表明本文方法的有效性,相对已有结果性能指标可以提升5%左右。分析了静止卫星小推力多圈时间最优转移轨道要素变化特性,可供工程实际参考。

  • 减阻增程弹道的射程估算与特性分析

    作者:凌王辉; 鲜勇; 郭玮林; 李杰; 张大巧 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    为实现弹道导弹射程的快速估算和减阻设计后弹道增程的定量分析,提出一种基于导弹基本参数的射程快速精确估算方法。通过建立减阻模型,仿真计算得到气动阻力系数表,并对速度计算公式进行逐项积分,利用高度近似值和气动系数拟合结果得到关机点状态量和射程的初步值,最终通过迭代计算得到满足精度要求的射程结果。仿真结果表明,经过高度和气动系数的迭代计算能有效快速得到满足精度的计算结果,通过减阻设计,导弹射程提高了162.36 km,增程的效果明显。

  • 采用SDRE方法的无径向推力最优轨道控制

    作者:张相宇; 张刚; 曹喜滨 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    针对无径向推力作用的两航天器轨道交会和编队卫星队形重构任务,采用状态依赖Riccati方程(SDRE)方法求解了其最优轨道控制问题。首先考虑J2摄动和推力仅存在于追踪航天器的周向和法向,推导了状态依赖配点(SDC)形式的非线性相对运动方程。然后针对终端状态为零的轨道交会问题,采用SDRE方法得到了最优反馈控制律,并给出了状态依赖Riccati微分方程的近似求解策略和数值求解策略。接着扩展了SDRE方法并将其用于终端状态不为零的编队卫星队形重构问题,并给出了相应的数值求解策略。相比于伪谱法等优化方法,本文提出的方法不需要初始猜测值。此外,数值仿真表明,解析求解Riccati微分方程方法对于近圆轨道具有较高的精度,数值计算方法对即使偏心率为0.3的椭圆轨道,其最优性偏差仍小于6%。

  • 基于自抗扰控制的弹头制导与控制一体化设计

    作者:赵坤; 曹登庆; 黄文虎 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    针对弹头再入过程中存在的强耦合、快时变以及气动参数摄动引起的不确定性等问题,采用自抗扰控制(ADRC)技术设计了再入弹头制导与控制一体化系统。首先建立了含不确定性参数、外界随机扰动以及通道耦合因素的,具有级联形式的制导与控制一体化动力学系统。然后根据级联系统的自抗扰控制方法对系统控制器进行分层设计,各层控制器之间彼此关联构成一体化控制系统。自抗扰控制器内嵌的扩张状态观测器(ESO)可对子系统各通道内的综合不确定性进行实时观测,并在误差反馈控制量中予以动态补偿,从而实现了各通道间的解耦控制。计算结果表明:设计的一体化控制系统能够适应各种复杂飞行环境下的导引需求,控制系统具有良好的动态特性和很强的鲁棒性。

  • 具有高适应性的光纤陀螺零偏非线性温度误差补偿方法

    作者:卓超; 杜建邦 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    确定了光纤陀螺零偏温度误差模型的组成并设计温度试验验证了所选模型项的充分性。通过反解温箱传递函数实现了温箱的输入控制,并控制陀螺本体进行了恒定速率升降温,再结合不同高低温区间的温度循环操纵误差轨线完成了对于温度/温变速率平面的覆盖,揭示了平面覆盖性与环境适应性间的联系。借助非线性偏最小二乘估计对零偏非线性温度漂移模型进行了高精度辨识,获得了各温度因素的组成形式与影响权重。最后利用随机变温与惯导冷启动试验验证了本方法对于复杂温度环境的高适应性。经温度误差补偿后,全温范围陀螺零偏稳定性由0.02°/h水平降至优于0.005°/h。

  • 一种高超声速飞行器鲁棒自适应控制方法

    作者:余朝军; 江驹; 肖东; 郑亚龙 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    针对较强参数摄动情况下高超声速飞行器巡航段控制问题,提出一种基于主影响元素分析的鲁棒自适应控制方法。首先在飞行器具有未知参数情况下,使用符号计算工具对系统不确定量进行分离,实现不确定性的建模;进一步使用蒙特卡洛试验方法,确定不确定函数向量的主影响元素,对模型进行简化。然后在滑模控制的基础上,结合参数自适应估值和鲁棒补偿的方法,设计出飞行控制器,实现对未知参数的自适应估值以及对模型误差的补偿,并从理论上证明了系统的稳定性。仿真试验表明,在较大参数摄动情况下,文中所提方法依然可以保证系统的稳定性和跟踪性能。

  • 高精度测距验证系统的设计与实现

    作者:叶蓓; 王春晖; 张朝杰; 金仲和 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    针对星间高精度测距系统地面远距离验证困难的问题,提出一种新的地面验证系统。该系统利用100 km光纤模拟地面长距离,通过测量载波相位波动并反馈控制光延时线的延时量,使光纤与光延时线总的传输延时保持稳定。本文对系统的相位传递关系及系统中存在的主要噪声进行理论分析并建立相应的模型,通过仿真和试验验证系统能够达到的精度。仿真及试验结果均表明,该系统能够抑制光纤传输延时的低频漂移,其精度能够满足高精度测距系统地面远距离验证的要求。

  • 高轨失稳目标单载荷相对位姿测量方法

    作者:李荣华; 李金明; 陈凤; 肖余之 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    针对线阵扫描型激光雷达在探测高轨失稳目标过程中,发生时空非定常点云数据畸变,而需多载荷协同方式测量相对位姿问题,提出一种激光雷达同向差分扫描测量方法。该方法基于运动目标畸变点云信息瞬时拓扑结构不变性,首先对相邻两次扫描的畸变点云进行配准来获取目标运动增量、解算目标瞬时运动参数。其次,逐条恢复畸变扫描线点云所处目标真实几何位置、完成目标三维重建。然后以目标三维模型为初始位姿基准,通过设定增量次数阈值不断更新位姿基准实现误差自标定。最后通过叠加位姿增量获取目标相对位姿。该方法在缺失非合作目标先验信息的情况下,仅使用单一载荷,不仅实现了目标三维点云模型的重建,而且精确测量了空间非合作目标相对位姿。

  • 临近空间高超声速目标修正随机Hough变换TBD算法

    作者:李岳峰; 王国宏; 李林; 张翔宇 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    针对临近空间高超声速目标的检测跟踪问题,提出一种修正的随机Hough变换检测前跟踪算法。首先,为尽可能克服远距离条件下角度误差带来的较大位置偏差,通过解耦的方式将量测点迹映射至精度较高的径向距离-时间平面进行检测;然后,为更合理地合并参数空间特征点并提升积累效率,构建检验统计量并与自适应门限进行比较,将特征点合并问题转换成两个正态总体均值差的自适应假设检验问题,并利用点数积累与能量积累相结合的双重积累方式进行积累检测;最后,为进一步降低虚假航迹数,引入运动约束和航迹合并措施,得到最终按时序关联的检测航迹。仿真结果表明,相比标准Hough变换检测前跟踪算法,本文算法在检测概率相差不大的情况下具有更少虚假航迹和更低运行时间。

  • 固液火箭发动机矢量控制与喷管效率研究

    作者:曹彬彬; 蔡国飙; 田辉; 朱浩 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    运用平均雷诺N-S方程和k-ε湍流模型,对固液火箭发动机喷管二次燃气喷射形成的复杂内流场进行数值模拟。探究了二次喷射位置、喷射流量和喷射角度对矢量控制性能以及喷管效率的影响。结果表明,矢量控制性能和喷管效率不能同时达到最佳。二次喷射位置对矢量控制性能影响趋势先增加后下降。二次喷射流量和喷射角度对矢量控制性能影响近似呈线性增加趋势。结合比冲损失确定理想矢量控制方案:喷射位置为喷管扩张段的1/2处到3/4处之间的位置;二次喷射流量为主流量的6%;二次喷射角度为140°。

  • 石英灯阵热流分布规律计算与试验研究

    作者:朱言旦; 曾磊; 董威; 杜雁霞; 桂业伟 期刊:《宇航学报》 2017年第10期

    为了掌握石英灯单灯及灯阵热流分布规律,提高石英灯阵热流分布预测能力,对石英灯阵热流分布进行了计算分析与试验研究,发展了基于蒙特卡罗方法的石英灯阵热流分布预测方法及计算程序;基于所建方法,分析了加载功率、高度等因素对石英灯及简单灯阵的热流分布的影响规律。结果表明,不同加载功率和高度条件下,本文程序计算结果与试验结果符合较好;高度一定时,石英灯及简单灯阵热流随着加载功率的增加基本上呈线性增加;加载功率一定时,随着灯阵高度的增加,辐射热流分布的均匀性呈增加趋势,中心区域均匀区面积呈先增大后减小的趋势。相关结果可为石英灯阵加热优化设计提供重要参考。

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