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宇航学报杂志 2018年第05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
  • 利用地月间空间站的载人登月飞行模式分析

    作者:彭坤; 杨雷 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    为提高空间站利用率,降低载人登月任务成本,有效开发地月空间,研究了基于地月空间不同轨道空间站的载人登月飞行模式。首先对比直接往返登月飞行模式,对基于空间站的载人登月飞行模式进行任务分析,通过空间站将载人登月任务解耦为载人天地往返任务和登月任务两部分;其次通过轨道设计和稳定性分析提出考虑登月任务需求的地月间空间站可运行轨道和停泊点;最后建立一套飞行模式评价模型,从速度增量需求、飞行时间、空间环境、登月任务窗口、测控条件、交会对接技术难度、后续任务支持性和任务可靠性方面对6种不同位置空间站的登月飞行模式进行分析和定量评价。评价结果表明基于L2点Halo轨道空间站的载人登月飞行模式为更优飞行模式。

  • 火星进入器壁面脉动压力环境数值模拟

    作者:石小潘; 赵瑞; 荣吉利; 袁武 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    为研究跨超声速阶段来流马赫数、来流攻角及配平翼展开角的变化对进入器壁面脉动压力环境的影响规律,本文采用脱体涡方法对火星进入器模型开展非定常数值模拟,获取壁面不同位置处的脉动压力信息。研究表明:在跨超声速阶段,进入器壁面脉动压力环境随马赫数的增加而趋于减缓。配平翼迎风面分离区受脱体激波影响明显,当来流马赫数较小时,可压缩效应较弱,分离区涡流运动剧烈,诱导的脉动压力环境较强;随着来流马赫数的增加,脱体激波对分离区抑制作用增强,分离区运动受到限制,诱导的脉动压力环境趋于平缓。此外,随着来流攻角增加,配平翼迎风面上再附点的位置向翼根方向转移,从而使翼根处的脉动压力环境趋于恶劣。当配平翼展开180°时,分离区再附点位置基本固定,配平翼迎风面脉动压力环境得到一定程度的减缓。功率谱分析表明,在配平翼迎风面上诱导的脉动压力能量主要集中在中低频区域。

  • 飞行高度对高超声速钝锥边界层稳定性及转捩的影响

    作者:姚世勇; 闵昌万; 马祎蕾; 杨攀 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    研究了飞行高度对高超声速钝锥边界层稳定性及转捩的影响。通过求解三维可压缩Navier-Stokes方程计算了来流Ma=6,半锥角为7°的钝锥在飞行高度20-40 km条件下的基本流场,利用线性稳定性理论(LST)研究了飞行高度对钝锥边界层流动稳定性的影响,最后采用e-N方法进行了转捩预测。研究发现,随着飞行高度的增加,流向不稳定Ns值和横流不稳定N(cf)值均减小,由横流不稳定性引起的圆锥表面大部分区域转捩逐渐转变为流向扰动引起迎风面转捩横流扰动引起背风面转捩,继而横流扰动消失,流向不稳定波引起迎风面转捩。

  • 考虑高耗时约束的全电推进卫星多学科优化

    作者:袁斌; 刘莉; 李怀建; 龙腾; 史人赫 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    为提高卫星系统整体性能与优化设计效率,本文采用多学科设计优化(MDO)方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科,以整星质量最小为优化目标,考虑轨道转移时间等约束条件,建立了全电推进卫星MDO模型。提出一种基于增广拉格朗日乘子法的高效全局优化方法(ALM-EGO)以快速求解卫星MDO问题。标准数值算例对比研究表明,对于处理高耗时约束优化问题,ALM-EGO方法在全局收敛性与优化效率方面具有一定的优势。最后,采用ALM-EGO求解全电推进卫星MDO问题,优化后的全电推进卫星设计方案满足各类工程设计约束,实现整星减重161.09 kg,从而验证了本文所建立模型的合理性和ALM-EGO方法的有效性。

  • 带有入轨姿态约束的迭代制导算法及应用研究

    作者:韩雪颖; 马英; 张志国; 余梦伦 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    针对需要满足一定入轨姿态约束的发射任务,研究一种带有入轨姿态角约束的迭代制导算法在运载火箭中的应用。该制导算法在传统迭代制导算法的基础上,将控制姿态角的最优解析表达式,通过二阶近似,展开为与时间相关的二次函数,可以同时满足入轨点速度、位置和姿态角约束。阐述了迭代制导的基本原理,给出带有姿态角约束的迭代制导算法的推导公式。在有相同姿态角约束的条件下,该算法能够保证入轨精度,与传统迭代制导算法相当,且对姿态角约束有较好的控制效果,运载能力损失较少。仿真结果表明,该算法对故障工况及不同姿态角约束具有一定的适应能力。

  • 红外拦截弹输出反馈制导控制一体化设计

    作者:常晶; 周军; 郭建国 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    针对采用红外导引头的拦截弹,提出一种基于滑模观测器的制导控制一体化(IGC)控制方法,在导弹的部分状态已知和非匹配不确定性影响下,确保了其高精度拦截效果。首先,由于采用红外导引头的拦截弹的视线(LOS)角速率难以获取,系统将不满足干扰估计的匹配条件,设计了一种新型滑模观测器,通过构造补偿滑模观测器,同时实现导弹的未知状态和干扰的有限时间精确估计。然后,利用未知状态和干扰估计信息,设计反步控制器实现导弹的制导控制一体化,证明了系统的有界稳定。仿真结果表明,本文提出的方法可以获得较小的脱靶量,且对存在的不确定性具有较强的鲁棒性。

  • 一种用于非合作目标惯性指向轴位置捕获的绕飞方法

    作者:刘涛; 王勇; 解永春; 胡锦昌 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    本文提出一种用于非合作目标惯性指向轴位置捕获的绕飞方法。该方法依据实时相对位置和目标位置确定绕飞坐标系;在绕飞坐标系中,分别采用扇形轨迹和直线轨迹设计了两类接近轨迹规划策略,利用相对位置和目标位置间的夹角进行规划策略选择,以规划得到过渡目标位置,并采用CW制导进行过渡目标位置的接近控制;为保证绕飞过程中相对测量敏感器始终有效测量,还设计了姿态指向控制律使追踪航天器x轴指向目标航天器。数学仿真校验了所设计方法的有效性。

  • 北斗系统地固系自主定轨算法

    作者:常家超; 尚琳; 李国通; 赵璐璐; 肖洋 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    为避免传统惯性系自主定轨算法中的多次坐标转换,针对地固系分布式自主定轨算法原理及其中的关键技术开展研究。给出在地固系中进行自主星历生成的总体框图,推导了地固系自主定轨算法的基本方程,提出一种新的以地固系位置速度为状态量的状态转移矩阵解析计算方法并分析其计算量,证明了地固系自主定轨算法可以进一步降低定轨算法复杂度,且无需上注地球定向参数进行坐标转换。使用仿真数据和真实在轨测量数据的测试结果表明,提出的地固系分布式自主定轨算法与传统算法定轨精度相当,说明了所提算法的可行性,验证了星载自主定轨原型软件的有效性。

  • 概率有限状态机在动态效能评估中的应用

    作者:南熠; 伊国兴; 王常虹; 胡磊; 涂震飚 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    为了反映作战过程中实时战场变化对武器作战效能的影响,本文对武器作战动态效能评估(DEE)方法进行研究,提出一种基于概率有限状态机(PFSM)的动态效能评估方法。利用该方法对武器作战过程进行动态效能评估的同时,能够快速准确地分析影响武器作战效能的关键因素,为作战方案决策及武器研发提供依据。该方法考虑了武器装备、战场环境、作战方案及作战目标这四个战场信息空间对武器效能的影响,能够根据实时战场信息输出动态效能变化曲线。本文以反舰导弹为例,对其进行动态效能评估,结果表明,本文所提出的方法能够动态评估不同战场信息对效能的影响,并快速找到影响其效能的关键因素,从而为作战方案优化提供参考。

  • 冗余空间机械臂抓捕自旋卫星后的消旋控制

    作者:王明明; 罗建军; 余敏; 袁建平 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    旨在提出一种运动学冗余空间机器人抓捕自旋卫星后的消旋策略和协调控制方法。首先,给出运动学冗余空间机器人捕获目标后的动力学模型,作为协调控制器设计基础。然后,基于四阶Bézier曲线和满足特定约束的自适应微分进化(Differential Evolution,DE)算法提出抓捕后的最优消旋与路径规划策略,最优消旋策略中同时考虑对消旋时间和控制力矩进行优化。提出一种跟踪所设计参考轨迹的协调控制方法,调整基座的姿态达到期望值。所提方法有效地衰减了自旋卫星的初始角速度,同时实现对基座姿态的控制。文末给出利用7 DOF冗余空间机械臂消除目标自旋运动的仿真结果,表明所提方法的有效性。

  • 非线性能量阱对飞轮振动抑制效果的实验研究

    作者:刘海平; 王耀兵; 孙鹏飞; 罗婕; 殷新喆 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    利用薄片金属梁作为非线性刚度元件,构建一种非线性能量阱。为了验证非线性能量阱对飞轮振动特性的抑制效果,搭建地面飞轮测试系统。分别采用力锤敲击和飞轮以恒定转速运行的方法施加不同载荷,对安装非线性能量阱前后测试系统各典型位置的振动响应进行对比研究。利用实测数据,采用傅里叶变换方法将动态响应信息分别在时间域和频率域内展开。研究表明:力锤敲击产生的冲击载荷和飞轮以恒定转速运行产生的稳态载荷均可以激发非线性能量阱定向能量传输;受非线性能量阱的影响,柔性支架设备安装面和飞轮安装面振动响应得到有效抑制。但是,由于非线性能量阱阻尼和吸振子质量较小,不同程度削弱了其振动抑制效果。

  • 柔索牵引式力觉交互机器人工作空间分析

    作者:张立勋; 宋达; 李来禄; 薛峰 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    为了在地面上实现航天员的虚拟作业训练,基于柔索牵引式并联机器人,研究了与VR技术结合的柔索牵引式力觉交互机器人的力螺旋可行工作空间。建立平面柔索的静力学模型,分析竖直平面内4柔索3自由度末端执行器不同位姿及人机交互力下的力螺旋可行工作空间,对比分析了柔索牵引式力觉交互机器人在实际应用中交叉柔索不同布局方式、外力旋量和末端执行器不同结构参数对力螺旋可行工作空间的影响。确定了合理的柔索牵引式力觉交互机器人的力螺旋可行工作空间、合理的柔索布局、末端执行器的结构参数。因为柔索牵引式力觉交互机器人具有工作空间大、可以提供较大的力及力矩、刚度可变、安全性高、人机交互性强等优点,因此可以满足航天员虚拟作业训练的需求。

  • 固体火箭尾舱热环境研究

    作者:杨学军; 沈清; 付继伟; 任一鹏; 姚瑶 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    对固体火箭尾舱热环境的组成成分进行了分析,利用理论和数值仿真方法,给出固体火箭沿真实飞行轨道条件下的热环境预示结果,并与地面试验及飞行试验测量结果进行对比。结果表明,固体火箭尾舱热环境存在天地差异,在地面发动机试车状态时,尾舱热环境以喷流辐射热流为主;真实飞行状态时,在发动机喷流和高速来流的相互作用下,火箭尾舱还存在量值更大的对流热流。针对固体火箭尾舱对流热环境提出的线性化热学参数单一介质数值模拟方法可用于固体火箭尾舱热环境设计。

  • 一种遥测缓变参数自动判读的新方法

    作者:李鑫; 高家智; 崔俊峰; 谢会琴 期刊:《宇航学报》 2018年第05期

    针对遥测参数中缓变参数的自动判读问题,提出一种基于历史数据统计特性的遥测缓变参数自动判读新方法。首先,设计了一种以参数目标数据时标为基准的时间间隔递推算法和线性插值方法,使历史数据与目标数据的时标得到有效统一。其次,基于方向和距离函数构造了双因子等价权函数,并利用抗差最小二乘估计算法得到了参数的估值和标准差。最后,根据参数的估值和标准差对目标数据进行统计分析,依据目标数据的概率分布判断参数是否存在异常,进而实现参数的自动判读。仿真校验结果表明,该方法能有效辨识缓变参数中的异常参数,且具有较强的抑制随机噪声和抗差自适应能力。与传统以人工为主的判读方式相比,该方法能有效提高遥测参数判读的效率和准确性。

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