航天器工程

院士特约稿

  • 全球卫星导航系统数据传输业务发展研究

    范本尧;刘天雄;徐峰;聂欣;刘安邦;赵小鲂;

    具备全球覆盖能力的全球卫星导航系统数据传输业务在未来国家安全、国民经济和对外合作等领域将发挥十分重要的作用。文章通过对欧洲Galileo的搜索与救援(SAR)业务、GPS的危险报警卫星系统(DASS)和北斗区域短报文通信业务的分析研究,可以看到建设具有更强通信能力的北斗全球导航系统符合全球卫星导航系统(GNSS)未来发展趋势。文章提出了北斗全球卫星导航系统数据传输业务的系统方案、业务模式和链路设计,并评估了系统通信能力,可以作为后续深入论证的依据。

    2016年03期 v.25;No.118 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
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研究与设计

  • 超高频卫星移动通信系统通信体制研究

    杜妍;李亚秋;

    对地面蜂窝系统通信体制进行了研究,选择宽带码分多址(WCDMA)作为地球静止轨道卫星通信系统的参考技术体制,并利用线性预测法和燕尾交织法解决了该体制应用于卫星通信系统存在的功率控制非实时性和时间分集技术的不适应性问题。仿真结果表明,改进后的WCDMA体制能够用于地球静止轨道卫星通信系统。

    2016年03期 v.25;No.118 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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  • 应用二维电扫描的星载SAR凝视马赛克模式研究

    韩晓磊;张庆君;刘杰;张润宁;

    应用机械扫描实现的星载SAR马赛克模式对卫星平台敏捷机动能力提出高的要求,且由于存在不完全分辨率区域,导致成像效率下降。文章提出一种应用二维电扫描的星载SAR马赛克模式实现方案,它利用二维电扫描,形成多个彼此相邻的聚束图像块,通过拼接这些相邻的聚束图像实现成像范围的扩展,称之为凝视马赛克模式,对应地称采用机械扫描实现的马赛克模式为滑动马赛克模式。文章针对凝视马赛克模式的特点,提出了一种新的系统参数设计方法,通过系统参数设计实例对比分析了凝视马赛克模式和滑动马赛克模式的特点。此外,还分析了相控阵天线不同天线结构对凝视马赛克模式的影响,并通过优化设计得到了满足需求的系统参数。

    2016年03期 v.25;No.118 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 676K]
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  • 立方体卫星制动帆装置离轨时间分析

    梁振华;曾玉堂;张翔;莫乾坤;于永军;廖文和;

    为了避免立方体卫星(CubeSat)失效后成为空间碎片,在立方体卫星寿命末期应采用低成本制动帆装置使其快速脱离轨道,从而减少对低地球轨道(LEO)航天器碰撞和损坏的威胁。文章建立了立方体卫星离轨的数学模型,得到立方体卫星离轨时间的影响因素分别为立方体卫星面质比、轨道高度和发射日期。应用实例仿真分析上述3种影响因素对离轨时间的影响,结果表明:随着立方体卫星面质比的增加,离轨时间不断减少;轨道高度越高,离轨时间越长;发射日期不同,离轨时间也存在较大的差异,在太阳活动峰年时离轨时间短,在太阳活动低年时离轨时间长。根据分析结果,对于3U立方体卫星而言,制动帆面积可设计为4m~2。

    2016年03期 v.25;No.118 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 219K]
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  • “一箭多星”发射低地球轨道卫星的构型优化设计方法

    姚延风;裴胜伟;李东泽;刘敏;李修峰;

    针对"一箭多星"发射的低地球轨道(LEO)卫星,提出一种考虑多星-单星耦合作用的卫星构型优化设计方法,从单星系统配置和运载火箭对构型的约束分析、"一箭多星"发射构型设计、单星和多星分配器构型设计3个层次逐级开展卫星构型设计。通过设计实例验证了卫星构型优化设计方法的有效性,此方法能够在满足构型约束条件的同时,实现运载火箭潜力的最大化利用及单星发射成本的最低。

    2016年03期 v.25;No.118 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • 一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验

    刘颖;杨巧龙;闫泽红;张小勇;闫晓军;

    研制了一种压紧释放装置,利用分组滚棒减小释放阻力,采用微小间隙(≤0.05mm)主动控制压紧面横向位移,由形状记忆合金(SMA)丝作为装置驱动源。文章提出了求解释放阻力与SMA回复力的设计方法,并对部件关键参数进行了设计与分析。经过试验验证,在预紧载荷12 000N、供电电流2A、-15℃真空环境下,释放时间为7.6s。与测量结果相比,释放时间与回复位移计算误差小于5%。此SMA压紧释放装置结构简单、功耗低、压紧面滑动微小,适用于精密展开部件的压紧与释放。

    2016年03期 v.25;No.118 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K]
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  • 载人航天器辐射器面板布局对散热能力的影响分析

    靳健;于文泽;王宇宁;

    以载人航天器广泛采用的圆筒辐射器为研究对象,建立辐射器散热能力数学分析模型,对比分析集中式和分块式面板布局形式给辐射器散热能力带来的影响,对比的参数包括管路长度、液体工质流量和管路入口液体工质温度。计算结果表明:在辐射器面板面积和管路长度相同的前提下,管路长度和面板分块数的变化,会造成2类辐射器散热能力的显著差异,管路长度越短,面板分块数越多,集中式布局辐射器比分块式布局辐射器的散热能力越强,最大散热能力差异达到16.0%,最小散热能力差异为13.5%。液体工质流量和管路入口液体工质温度,对2类辐射器散热能力的差异影响较小,不超过2.0%。因此,辐射器设计时不应忽略面板布局对散热能力的影响,应尽可能集中布置辐射器面板。

    2016年03期 v.25;No.118 45-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 383K]
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  • 离子推力器羽流钼原子沉积对卫星OSR片热控性能影响的仿真分析

    林骁雄;温正;陶家生;

    离子推力器栅极组件中溅射出的钼原子随束流飞出,部分沉积在卫星光学太阳反射镜(OSR)表面,会对其热控性能产生影响。文章结合推力器与OSR片的相对位置,得到钼原子在OSR表面的分布;根据沉积厚度得到钼膜及复合膜的发射率和吸收比分布;根据OSR表面的热平衡方程,得到其温度分布,从而获得了钼原子沉积对OSR片热控性能的影响。结果表明:钼原子沉积引起OSR片的吸收比增加,OSR片温度升高最大为几十摄氏度,对温度变化较为敏感的设备应避免安装在推力器周围。

    2016年03期 v.25;No.118 52-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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  • 结构参数对水升华器散热性能影响的研究

    刘畅;苗建印;何江;王玉莹;宁献文;吕巍;

    应用一维稳态导热模型,结合具有滑移效应的达西定律、气体通过小孔的流动模型,针对一套水升华器提出了稳态理论分析方法。分析了接触换热系数、排气通道面积两个关键结构参数对水升华器散热性能的影响,并开展了相关实验研究。仿真分析和实验结果表明:稳态散热量随流体回路冷板与给水腔之间接触换热系数增大而增大,接触换热系数较小时,散热量和接触换热系数呈强耦合关系,在接触换热系数较大时,二者呈弱耦合关系。分析表明:散热量随排气通道面积增大而增大,且存在临界排气孔面积,排气孔面积小于临界值时,散热量随排气孔面积的增大而急剧升高,排气孔面积大于临界值时,散热量随排气孔面积的增大而几乎不变。文章研究结果可为空间水升华器的设计提供参考。

    2016年03期 v.25;No.118 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 276K]
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  • 制冷机与深冷环路热管集成系统传热特性试验研究

    王录;苗建印;张红星;

    基于红外探测器光学敏感元件深低温热控需求,开展了脉冲管制冷机和氮工质深冷环路热管集成系统的传热特性的试验研究。文章针对单脉冲管制冷机和单氮工质深冷环路热管的集成系统(单回路),进行了深冷环路热管超临界启动特性、传热能力、漏热量及隔离机械振动特性的试验研究;针对双脉冲管制冷机和双氮工质深冷环路热管的集成系统(双回路),进行了正常运行模式、无缝切换模式、故障切换模式及共同运行模式的试验研究。试验结果表明,该集成系统可以满足未来红外探测载荷光学敏感元件深低温热传输及排散的需求,并有效隔离制冷机机械振动的影响。

    2016年03期 v.25;No.118 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 840K]
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  • GEO卫星氢镍蓄电池压力在轨特性研究

    陈世杰;刘震;朱立颖;崔波;

    针对多颗地球静止轨道(GEO)卫星氢镍蓄电池组压力数据在轨正向漂移的现象,文章分析了测量方式及温度对压力遥测的影响,提出基于小波分析和平稳时间序列分析的数据趋势项提取方法,并在数据趋势项的基础上建立压力遥测的修正模型。以该模型为依据,预测下一个地影季充电压力终止点。研究结果:可以在地影季到来前,及时调整氢镍蓄电池组在轨充电终止阈值和报警阈值,防止过充电,确保蓄电池组在轨管理的准确性和安全性,并有效提高蓄电池组寿命。

    2016年03期 v.25;No.118 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 252K]
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  • 基于S3MPR拓扑和电导增量法的空间电源系统研究

    杜青;崔波;曾毅;夏宁;刘治钢;

    为满足高分辨率光学和雷达遥感卫星、深空探测器等航天器日益增长的电能需求,文章提出了一种基于顺序开关分流最大功率调节器(S3MPR)拓扑电路的电导增量峰值功率跟踪方法,克服了传统最大功率点跟踪(MPPT)变换器拓扑质量比功率低、效率不高的缺点,可减少最大功率点附近的振荡现象。搭建了Matlab-Saber的联合仿真平台和半物理试验平台,对所提出的电路和跟踪方法进行了验证。结果表明:基于S3MPR电路的电导增量峰值功率跟踪方法,可以实现对太阳电池阵最大功率点的有效跟踪,并具有较好的跟踪效率,证明仿真和试验平台合理有效。

    2016年03期 v.25;No.118 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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  • 航天器电子产品抗随机振动环境设计方法研究

    刘晨;刘天雄;姜万杰;范燕平;

    航天器电子产品在航天器发射过程中经历恶劣、复杂的随机振动环境,可能会引起电子产品失效。根据电子产品内部印制电路板(PCB)随机振动原理和特点,文章研究梳理了航天器电子产品随机振动失效模式及抗随机振动设计的5条一般原则,总结出航天器电子产品进行抗随机振动能力分析评估的两种方法和风险判据,利用有限元仿真分析证明了上述分析方法和判据正确可行。针对失效模式,从两个方面提出了5种降低产品随机振动动力学响应的可行方案,通过计算仿真及试验表明:产品内部PCB位移响应和变形极限大幅降低,减振方案有效。以上分析方法、判据及减振方案,可以作为同类电子产品抗随机振动能力评估的参考,为随机振动失效问题提供解决的思路和途径。

    2016年03期 v.25;No.118 80-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K]
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  • 火星着陆巡视器应用的背罩天线设计

    王晓天;孙大媛;韩运忠;杨昌昊;

    结合我国着陆器发展现状及火星探测任务需求,提出了一种新的背罩天线设计,它由6个单元天线构成,通过给每个单元天线端口等幅同相馈电,实现近全空间波束覆盖。单元天线采用单层共形微带天线形式,通过在辐射贴片边缘开两对不等长度的槽实现双频功能。仿真结果显示:此天线工作于(398±3)MHz和(440±3)MHz频段,增益方向图在俯仰角7°≤θ≤120°范围内大于-8dBi,在俯仰面和方位面有良好的圆对称性。研究结果可为未来我国火星着陆器背罩天线技术的实现提供参考。

    2016年03期 v.25;No.118 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
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  • 一种卫星激光测高仪测距精度仿真计算方法

    贺涛;张新伟;

    针对卫星激光测高仪在测绘应用中的测距精度计算问题,提出一种测距精度全链路仿真计算方法。方法包括回波仿真、回波处理与精度计算,模拟了测距结果从获取到使用的整个过程,考虑了包括回波处理算法在内的所有影响测距精度的环节。在经典回波模型的基础上,增加了对数字表面模型(DSM)采样间隔的限制条件,以避免选用采样间隔过大的DSM进行仿真导致仿真准确度下降的问题。利用对可见光遥感图像信息进行人工多次选点并取均值的方法,解决真实地形中测量点与卫星之间距离真值的确定问题。将仿真得到的回波数据及精度计算结果与"冰卫星"(ICESat)回波数据及实际测距精度进行比对,结果表明:仿真得到的回波波峰位置和测距随机误差与"冰卫星"的一致,从而验证了仿真计算方法的正确性。

    2016年03期 v.25;No.118 94-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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战略发展与情报研究

  • 模块化可重构空间系统研究

    庞羽佳;李志;陈新龙;张志民;黄剑斌;

    模块化可重构空间系统由多个外形尺寸相同的模块组成,具有组织方式灵活、维修操作方便、适应性强等优点,可有效提高空间系统的可维修性,降低空间系统建设成本,满足空间应用的多任务需求。文章对国外模块化可重构空间系统的发展情况进行了介绍,如日本"可重构空间系统"(RSS)、应用"超级机器人"(SuperBot)和应用卫星模块(Satlet)的美国模块化可重构空间系统。针对我国模块化可重构空间系统的发展,建议首先发展模块化异构系统,采用分布式与集中式相结合的控制方法。

    2016年03期 v.25;No.118 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 748K]
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  • 载人小行星着陆探测模式设想

    武江凯;白明生;苟仲秋;闫鑫;

    基于目前小行星探测技术特点,综述了当前国内外空间活动中两种典型探测模式,针对未来载人小行星着陆探测需求,提出了爬行式和基于小型机动操作载人飞船的两种探测模式,并对两种模式进行评价比较,基于小型机动操作载人飞船的探测模式具有机动性强、探测范围广、安全性高及对航天员操作能力要求低等特点,可为我国未来载人深空探测任务中微重力环境下星体表面作业方案设计提供参考。

    2016年03期 v.25;No.118 109-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 723K]
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  • 立方体卫星电源系统及关键技术

    石海平;付林春;张晓峰;

    在对立方体卫星电源系统调研的基础上,介绍了国内外立方体卫星电源系统研制基本情况和立方体卫星电源系统的基本原理,结合当前航天器电源系统应用实际及立方体卫星技术特点,通过对比提炼,对立方体卫星电源系统关键技术进行了梳理分析,重点对供配电体制、结构拓扑、高功率密度实现、接口标准、系统功耗控制等关键技术进行了介绍,对各关键技术的特点、应用、研究状况、难点及主要实现途经等进行了分析。总结了立方体卫星电源系统发展趋势,指出了立方体卫星电源技术的发展重点,给出了立方体卫星电源系统发展建议。以上内容对立方体卫星电源系统的研制应用及发展,具有一定的参考价值。

    2016年03期 v.25;No.118 115-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
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测试与试验

  • 返回器防热层在轨测温的热电偶地面标定新方法

    陈丽平;顾征;王彤;吴建强;邓湘金;邹昕;薛博;

    针对返回式航天器防热层在轨测温的微型铠装热电偶利用传统标定方法不能进行标定的问题,文章设计了一种适用于改进微型铠装热电偶的新地面标定方法,该方法包括试验系统、试验过程和数据处理等主要组成部分,通过地面标定试验测试和在轨验证,证明了该方法的有效性,可为防热层测温的铠装热电偶的地面标定提供参考。

    2016年03期 v.25;No.118 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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信息简讯及其他_动态新闻

  • 动态新闻

    <正>鑫诺卫星北美1号卫星通信主站正式开通据中国航天报2016年5月6日报道,随着北美1号卫星通信主站开通运营,中国航天科技集团公司所属鑫诺卫星通信有限公司正式开通北美沿海和北大西洋航线上的卫星通信业务,将对我国相关航运企业提升管理水平、促进航行安全、推动智慧航运,起到关键作用。2015年5月,鑫诺公司欧洲主站开通服务,完成了"一带一路"中国以西的海上和陆地通信覆盖。为进一步完善大西洋和太平洋的通信覆盖,鑫诺公司加紧建设并开通北美1号主站,完成北大西洋航线的通信覆盖,继打通中欧和中澳航

    2016年03期 v.25;No.118 129-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 551K]
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信息简讯及其他_科技成果

  • 科技成果

    <正>"类轴子"粒子或非暗物质备选粒子据科技日报2016年5月6日报道,瑞典斯德哥尔摩大学科学家对NASA费米太空望远镜提供的大量观测记录进行分析后发现,一种假设的暗物质"类轴子"粒子或许根本就不存在。相关研究已发表在《物理评论快报》杂志。科学家认为,暗物质可能由"类轴子"粒子(ALPs)组成,ALPs由某种特定的量子相互作用而产生,尽管其质量不足电子的十亿分之一,但太空中可能充满了这种粒子。不过,由于无法直接观测ALPs,但当其经过磁场时,有极小几率变成光子,为了试验上述想法,科学家对从英仙座星系内

    2016年03期 v.25;No.118 135-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 112K]
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信息简讯及其他_发射短讯

  • 发射短讯

    赵迎龙;瞭望;

    <正>Space X公司再次实现海上回收猎鹰-9火箭据腾讯太空2016年5月6日报道,当日,日本JCSAT-14通信卫星搭载猎鹰-9火箭成功发射,卫星顺利进入地球静止轨道,同时,Space X公司再次成功进行了海上回收火箭第一级试验。这是公司第3次完成火箭回收,第2次在海上实现火箭回收,也是全世界首次在地球同步转移轨道发射任务中实现火箭回收。相比4月8日的火箭回收任务,此次回收的难度更大。4月8日的发射属于低地球轨道任务,轨道高度较低,一级火箭分离速度较慢,剩余推进剂充足,能够让一级火箭在海上平台着陆时有足

    2016年03期 v.25;No.118 137-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 155K]
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  • 实践十号返回式科学实验卫星

    邱家稳;

    <正>实践十号于2016年4月6日在酒泉卫星发射中心成功发射,顺利完成12天太空飞行后,其回收舱于4月18日准确降落在内蒙古四子王旗预定着陆区。这是我国第一颗专门用于微重力科学和空间生命科学实验研究的返回式卫星。

    2016年03期 v.25;No.118 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 977K]
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