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宇航学报杂志 2018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
  • 超大柔性空间结构姿态振动耦合稳定性分析

    作者:穆瑞楠; 谭述君; 吴志刚; 齐朝晖 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对太阳帆塔等细长结构的空间太阳能电站构型,以圆轨道内平面运动的空间柔性梁为研究对象,在质心浮动坐标系下,基于Hamilton原理建立了姿态运动与弯曲振动的耦合动力学模型。引入简谐形式的姿态运动假设,并验证了假设的合理性。基于此假设,分析了姿态运动与重力梯度对弯曲振动的第一阶频率的影响,重力梯度项的影响为简谐波动形式,而姿态运动使得弯曲振动频率降低,两者作用均随初始姿态角增大而增强。同时,推导了Mathieu方程形式的模态振动方程,并利用小参数摄动分析方法,得到了不同初始姿态角下的弯曲振动的稳定图,发现当初始姿态角越大时不稳定区域就越大。

  • 带辅助安定面平流层飞艇的航向静稳定性分析

    作者:冯凯; 赵达; 孟小君; 张小俊; 刘东旭 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    为增强平流层飞艇航向静稳定性,在不显著增加飞艇重量前提下,提出一种带辅助安定面的飞艇气动布局。建立飞艇计算模型,数值模拟飞艇在不同侧滑角、俯仰角下航向静稳定性及气动阻力特性,并与未集成辅助安定面的飞艇进行对比,最后分析辅助安定面面积对航向静稳定性的影响。结果表明:带辅助安定面的飞艇气动布局具有较好的航向静稳定性。相同条件下,随着侧滑角增大能够更快地达到航向稳定;在30°侧滑角,辅助安定面与尾翼面积比值大于0.05时,偏航力矩系数由无辅助安定时-0.8增加为正;辅助安定面面积越大,偏航恢复力矩越大,航向静稳定性越好。

  • 含多间隙柔性可展帆板动力学建模及仿真

    作者:邱雪松; 任志博; 桂朋; 魏亚坤 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    为研究柔性和多级铰链间隙对帆板展开过程动力学特性的影响,以月球车两级往复可展太阳帆板为研究对象,采用修正Coulomb模型表述摩擦力,通过接触碰撞力描述间隙,运用有限元法进行帆板柔性化,进而建立多间隙-柔性耦合的动力学模型。采用变步长伦哥库塔法进行数值求解,模拟帆板展开过程,分析了多间隙和柔性对帆板质心加速度、铰链间隙碰撞力等参数的影响。结果表明,在保证展开机构刚度要求的前提下,帆板柔性可补偿因铰间隙引起的加速度波动,减弱间隙处碰撞的剧烈程度,减小碰撞力幅值,进而改善帆板展开机构的动态特性。研究结果可用于指导月球车两级往复可展太阳帆板等同类型的可展机构动态优化设计。

  • 多目标多约束组合体与飞船轨道维持优化

    作者:陈莉丹; 谢剑锋; 李俊峰; 郝大功 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞船返回双脉冲控制量随控制时间的变化规律,提出了通过两次组合体与飞船联合规划来满足不同约束的控制策略;根据撤离后飞船、天宫以及伴星的相对运动关系研究了结合规避控制的飞船双脉冲维持优化控制方案。最后依据神舟十一号任务的飞行过程,设计算例验证了该方法的有效性,具有较好的工程应用价值。

  • 双体卫星对日定向姿态机动控制

    作者:耿远卓; 李传江; 孙延超; 马广富 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    研究了双体卫星(DFP)对日定向姿态机动控制问题。首先分析双体卫星工作机理,建立载荷舱与平台舱姿态模型,推导磁浮机构线圈和磁钢相对距离的数学表达式。提出基于PD控制的载荷舱对日姿态机动、平台舱姿态跟踪以及两舱避碰等控制策略。在此基础上,为提高平台舱姿态跟踪速度,设计反步控制器对平台舱飞轮的动态特性进行补偿。进一步,为提高两舱协同控制性能,对传统PD控制进行改进,提出基于变增益PD控制的载荷舱姿态机动控制律,将两舱相对姿态信息包含在载荷舱对日姿态机动控制律中,有效降低了两舱碰撞风险,提高了两舱姿态机动速度。仿真结果表明,本文控制算法能有效实现双体卫星对日定向,且能避免两舱碰撞。

  • 地月低能轨道转移的混沌控制方法

    作者:郑越; 泮斌峰; 唐硕 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对航天器在混沌区域的滑行时间过长,提出一种低能地月轨道转移的混沌控制方法。首先通过地月圆形限制性三体问题(CRTBP)的庞加莱截面图,将混沌区域进行分层并分析其规律,再利用混沌轨道对初始状态高度敏感的特性,在尽可能减少运送时间的前提下实现地月低能轨道转移。该方法的优点是利用混沌区域的固有规律,不需要依靠周期轨道特性。仿真结果表明,本文提出方法仅需施加2~4次脉冲,明显缩短混沌区域的滑行时间,从而实现地月低能转移。

  • 一种组合磁钢叠加磁场洛伦兹力磁轴承设计方法

    作者:尹增愿; 蔡远文; 王卫杰; 任元 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对现有洛伦兹力磁轴承功耗较高、工作气隙磁场非均匀性问题,提出一种基于组合磁钢叠加磁场的新型洛伦兹力磁轴承设计方法。首先建立了传统洛伦兹力磁轴承电磁力矩模型,揭示了洛伦兹力磁轴承功耗和控制精度与其磁场性能之间的对应关系。在此基础上,引入了磁场强度均值和磁场均匀度的概念,并以此为依据设计出一种轴向整环充磁磁钢与径向分块充磁磁钢组合工作的新型方案。其中轴向充磁磁钢产生主磁场,保证工作气隙周向均匀性,辅助以径向充磁磁钢,使磁场主要聚集在工作气隙处。相比现有洛伦兹力磁轴承,在相同尺寸约束条件下,新型洛伦兹力磁轴承径向磁场均匀度提升了8.7%,磁场强度提升了51.8%,周向磁场连续性显著提高。仿真结果表明,新型洛伦兹力磁轴承可以有效降低功耗、提升控制精度,研究成果可为研制超高精度磁悬浮惯性机构提供一条新的技术途径。

  • AOS空间通信系统中自适应帧生成算法

    作者:刘立士; 田野; 徐野; 付钰; 赵晓曦 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对泊松流模型已经不再适合日益复杂的研究空间通信系统中帧生成算法的问题,在自相似流量模型下,对AOS空间通信系统中的帧生成算法的性能进行研究。通过严格的理论分析,给出自适应帧生成算法在有限缓存下的缓存溢出概率以及复用效率计算公式。通过将自适应帧生成算法分解为高效率算法与等时算法的叠加,得到平均包时延的计算公式。理论分析与仿真结果校验了计算公式的正确性。得出在有限缓存下,不能依靠无限增大缓存容量达到降低溢出概率,适当选择门限值和控制帧提取时间,可以有效提高该算法性能的结论,为空间通信系统的实际应用提供理论支持。

  • 发动机供应系统中汽蚀管自激振荡特性试验

    作者:刘上; 张兴军; 程晓辉; 赵瑞国; 吕鹏翾 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    为研究汽蚀管在火箭发动机供应系统中的自激振荡特性,采用全尺寸的发动机泵后供应系统,并模拟供应系统在发动机中的边界条件,开展了汽蚀管动态液流试验。在不同的汽蚀管相对压力损失下,获得了不同位置处的压力振荡数据。试验结果表明,当汽蚀管处于汽蚀工作状态,汽蚀管下游脉动压力存在220~310 Hz范围的振荡,下游压力的自激振荡对汽蚀管上游系统无明显影响。随着汽蚀管相对压力损失的增大,汽蚀管下游的汽蚀振荡频率减小,汽蚀振荡幅值增大。在汽蚀管与主阀之间,振荡幅值沿流向逐步增大,从主阀至推力室头腔,振荡幅值逐步衰减。当汽蚀裕度过大时,汽蚀管下游出现大幅值的压力脉冲尖峰,并导致导管结构产生高幅值的脉冲形振动响应。

  • 纳米碳粉掺杂对激光烧蚀GAP的推进性能影响

    作者:罗乐乐; 窦志国; 李南雷; 刘昭然 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    实验以含能聚合物聚叠氮缩水甘油醚(Glycidyl azide polymer,GAP)作为激光烧蚀微推力器的靶材。通过对不同浓度纳米碳粉掺杂和靶材厚度下激光烧蚀GAP的比冲、冲量耦合系数和能量转化效率测量,结合靶材喷射羽流图像,分析了纳米碳粉掺杂提高激光烧蚀聚合物靶材推进性能的机理,给出纳米碳粉掺杂的适用方式。实验结果表明:透射式下,掺杂纳米碳粉之后,聚合物对激光的吸收大幅增强,但激光烧蚀推进性能不随掺杂浓度增加而显著提升;纳米碳粉吸收激光能量形成温度极高的局部热区促进聚合物中化学能的释放,是推进性能提升的主要原因;掺杂纳米碳粉之后的GAP烧蚀深度降低,表现出面吸收特性;随着靶材厚度的增加,未完全烧蚀的工质质量增加,使得靶材的利用率大大降低,导致聚合物推进性能下降。实验中掺杂3%纳米碳粉、厚度为54μm的GAP靶材最优能量转化效率超过250%,适合作为透射式激光烧蚀微推力器的靶材。

  • 航天器高温热密封设计方法及性能评价

    作者:王振峰; 高扬; 徐晓亮; 曹占伟; 宫钇成; 尘军 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对先进航天器高温热密封设计领域缺乏系统的设计方法及性能评价准则的现状,基于飞行器热密封设计基本原理,通过理论分析及设计流程优化,设计并开展了高温热失重试验、高温压缩/回弹试验、高温摩擦/磨损试验、冲击和反复加载试验以及高温缝隙泄漏试验,获得了典型密封结构与密封材料的基本性能参数,并提出系统的高温热密封性能评价方法。在此基础上,利用电弧射流平台,对典型连接位置以及某折叠翼热密封设计方案的有效性进行了验证与性能评价,相关成果可为航天器高温热密封设计及性能评价提供理论基础与试验数据支撑。

  • 单顶点多折痕折纸形式启发的空间折展机构

    作者:广晨汉; 刘迎; 杨洋 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对一些特定功能小卫星需要可展式的功能结构,如可展天线、可展太阳能电池阵列,提出一种单顶点多折痕折纸形式启发的空间折展机构。展示了用于设计该机构的机构构型,研究发现此种构型不仅可将平面结构进行折展,也能将可包络回转曲面的锥形结构进行折展。进而提出了用于机构设计的几何模型及为快速判断机构的几何尺寸是否满足设计要求的近似几何模型。通过算例及仿真校验,发现近似几何模型可以进行快速判断。同时该机构具有较高折叠效率,适用于尺寸约束严格的小卫星。

  • 高轨目标监视系统星座设计和探测效能分析

    作者:张科科; 朱振才; 周美江; 胡海鹰; 陈宏宇 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    针对高轨目标编目与成像的应用需求,提出一种运行于亚同步轨道、兼具对同步带目标远距离探测编目和近距离成像侦察的高轨天基星座。根据同步带目标探测编目要求,推导和分析了星座的轨道部署和光学相机扫描方式对目标探测效能的影响,确定了顺行轨道的双星星座可行解更多,综合探测效能更高。设计了一种符合顺光观测约束的姿态导引律,结合可行解中选取一组解进行仿真,结果表明:在夏至和秋分两种工况下,采用顺行轨道的双星星座,可对轨道倾角不大于相机半视场的所有同步带目标进行无缝遍历,且每天的探测次数不小于4次,观测弧长不小于1分钟,与理论推导一致。

  • 基于碱金属辅助电离的等离子鞘套模拟方法

    作者:赵伟灼; 李益文; 魏小龙; 肖良华; 张百灵; 李应红 期刊:《宇航学报》 2018年第07期

    为解决再入过程中通信黑障与探测异常问题,对等离子体鞘套地面模拟方法进行了研究。以RAM C-II飞行试验为依据,计算了等离子体鞘套的参数范围。分析现有模拟设备,概括提出了高焓低速风洞的模拟方案,选取相适应的放电方式,并对流量功率进行了计算。针对高温环境对电磁设备造成损坏以及所需功率难以实现的问题,提出添加碱金属的解决方案,并进行了试验验证。试验结果表明,添加碱金属可以使电子密度提升约一个数量级。对方案效果进行评估,预期功率需求降至兆瓦量级。

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