- 卢志昂;刘霞;毛寅轩;范海涛;赵滟;
针对基于文档的卫星总体设计信息离散、关联性差、不易追溯等问题,将基于模型的系统工程(Model-based Systems Engineering,MBSE)方法引入卫星总体设计过程,运用MagicGrid系统建模框架,提出了基于模型的卫星总体设计方法与流程。文章从用户期望定义、卫星任务运行方案、系统功能划分与物理划分、性能参数的工程分析4个方面进行了论述,并以微重力科学实验卫星系统为例,采用系统建模语言(System Modeling Language,SysML)对卫星任务的需求、行为、结构、参数进行建模。结果表明:该方法利用系统模型,能够提高设计信息的一致性和可追溯性,可为MBSE方法在卫星总体设计中的应用提供参考。
2018年03期 v.27;No.130 7-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 5555K] [下载次数:1231 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:42 ] |[阅读次数:306 ] - 陈培;韩锦飞;赖玉敏;孙秀聪;谭龙玉;
针对目前行星附近(行星周围中低轨道高度)的自主导航手段有限,且主要依赖地面设备的支持,导航自主性和实时性比较差,精度不高,无法满足未来探测任务的需求的问题,文章提出了使用引力梯度这种天体本身的物理信息对近地行星附近的航天器进行导航的方法。并以火星附近的导航为算例,采用了全新的120阶火星引力场模型计算引力梯度;使用特征值分解法从引力梯度张量矩阵中提取位置信息,并使用非线性迭代方法解算出高阶引力场模型下的精确位置;最后得出在300km火星轨道上,100mE和10mE噪声水平下,三维导航精度分别可以达到300m和30m以内。该导航方法完全自主,并且导航精度高,实时性好,导航结果可靠,有望应用于近地行星的探测任务。
2018年03期 v.27;No.130 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1947K] [下载次数:200 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:197 ] - 吴蓓蓓;郝刚刚;赵峭;张立新;管帅;
基于舱段模块化设计概念,设计了一种适应于有高燃料需求的多任务轨道的高分辨率光学遥感卫星平台的推进舱。该推进舱结构由大直径承力筒、并联式贮箱安装支架、十字隔板和环形底板组成,向上为大型遥感载荷和设备舱的承力舱段,向下提供与星箭适配器的接口,舱内集中布局推进分系统设备,不仅可满足500~1200kg范围燃料承载要求,同时经地面总装和测试表明具有刚度高、质心低和扩展性强等优点。模块化的推进舱舱段设计提高了我国遥感卫星平台对不同类型轨道的适应能力,一方面扩充了我国遥感卫星平台系列的产品型谱,另一方面可与整星其它舱段并行进行总装测试,显著缩短卫星研制周期。
2018年03期 v.27;No.130 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 3170K] [下载次数:122 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:197 ] - 石云;程子敬;柳绵;
在分析传统低轨航天器数据传输方式的基础上,提出了一种基于地球静止轨道(GEO)通信卫星数据传输的网络结构及相应的双协议栈设计。该网络结构根据低轨航天器特点及双层卫星网络的优势,在低轨航天器上设计双协议栈,即低轨航天器与地面站之间的链路使用空间通信协议标准-传输协议(SCPS-TP),低轨航天器与通信卫星之间的链路使用利克里德传输协议(LTP)。同时,整个网络中实现两个协议转换网关,即低轨航天器网关实现SCPS-TP协议与LTP协议之间的转换,地面网关实现SCPS-TP协议与传输控制协议(TCP)协议之间的转换。仿真结果表明:低轨航天器采取双协议栈(SCPS-TP/LTP)的传输速率优于单一采取TCP协议,可为低轨航天器的数据传输任务应用提供技术基础。
2018年03期 v.27;No.130 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K] [下载次数:182 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:237 ] - 房红军;杨雷;
返回舱着水是一个固、液、气相互作用的流固耦合过程,采用数值方法能够较准确地求解着水冲击过载,但其对计算时间和资源要求较高。针对这一问题,选择返回舱与海浪之间的相对运动参数为输入,返回舱质心过载峰值和到达峰值的时间为输出,采用拉丁超立方抽样(LHS)方法选择样本工况,以样本工况上的少量有限元计算结果为基础,采用克里金(Kriging)方法建立返回舱着水冲击过载的近似模型。采用近似模型计算20个检验工况下返回舱的着水冲击过载峰值,其相对于有限元模型计算结果的最大偏差在15m/s~2以下,均方根偏差与平均偏差在7m/s~2以下;对比近似模型和有限元模型5000次蒙特卡罗仿真的计算耗时,前者仅为后者的6.4%。偏差分析和效率对比表明:近似模型能够高效、准确地预测返回舱着水冲击过载峰值,可为安全着水初始条件设计、恶劣工况分析等提供一种有效的解决途径。
2018年03期 v.27;No.130 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 560K] [下载次数:122 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:161 ] - 刘晨;张欢;朱剑涛;刘天雄;
根据航天器火工冲击载荷特点及结构传递和响应特性,梳理了航天器电子产品常见的冲击失效模式以及火工冲击载荷的减缓和隔离措施,通过对电子产品复杂结构进行简化,给出了冲击载荷作用下电子产品冲击响应计算和刚度计算方法。文章提出了电子产品在设计阶段进行抗火工冲击环境的设计方法,试验结果表明:给出的抗火工冲击设计方法正确且流程合理,可以作为同类电子产品抗冲击环境能力评估的参考。
2018年03期 v.27;No.130 45-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 3343K] [下载次数:169 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:171 ] - 刘卫;马超;鄢青青;满剑锋;刘荣凯;季节;钱成;
针对火星车从一定高度的着陆平台转移至火星表面的需求,考虑转移机构对不同地形强适应性及火星探测器内部布局空间狭小的特点,提出一种双向可选展开的坡道式转移机构。该机构收拢布局设计适用于火星探测器气动外形,具有结构组成简单、可靠性高、对地形适应性好等优点。简化火星车着陆地形与转移机构,建立着陆地形因素、转移机构几何参数与转移姿态的数学模型。考虑地形角及局部地貌的影响,对坡道长度需求进行分析,得到满足火星车转移姿态要求下的最小坡道长度。该设计及分析可为火星着陆巡视任务中的转移机构设计提供参考。
2018年03期 v.27;No.130 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 3859K] [下载次数:190 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:134 ] - 童叶龙;李一凡;赵欣;史海涛;林文竹;肖朋;
高稳定结构对温度场的稳定性、均匀性有较高要求,为达到在轨温度场精稳控制,文章提出了一种基于高导热柔性材料的分区控温设计方法,采用面内导热系数达750W/(m·K)的柔性石墨材料,进行了二维均温扩热,增强结构自身导热能力,减小温度梯度;强化隔热设计,减小外部热扰动对温度场的影响。以某测绘卫星载荷适配结构为例,进行了分析及试验验证,结果表明:全生命周期内,载荷适配结构核心部件温度控制在20.0~24.5℃范围内,温度波动≤0.4℃,温度梯度≤4℃,同时验证了设计方法的正确性。该方法可为有高精度控温需求的部件的热设计提供参考。
2018年03期 v.27;No.130 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 3094K] [下载次数:389 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:6 ] |[阅读次数:155 ] - 戴承浩;苗建印;王玉莹;陈跃勇;吕巍;
针对空间膜式水蒸发器(SWME)中水工质蒸发过程的散热问题,应用管内对流换热和努森扩散-泊肃叶流动混合传质模型对该过程进行了数学描述。通过开展地面试验与数值计算,对工作参数与膜式水蒸发原理试样件稳态散热量之间的作用机理进行了研究,结果表明:流体入口温度和环境压力通过影响膜式水蒸发过程的压差驱动力,对该过程的稳态散热量产生显著影响,稳态散热量随流体入口温度线性增加,而与环境压力呈现负相关性。在小功率散热情况下,膜式水蒸发原理试样件散热量的单管数学模型计算值与试验结果之间的偏差更小。研究结果可为后续空间膜式水蒸发器的设计提供参考。
2018年03期 v.27;No.130 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K] [下载次数:215 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:123 ] - 任伟;彭仁军;张东旭;刘艳阳;
为减小航天器测温系统的质量和减少测温用线缆,提出了采用光纤光栅传感器测温的方案。该方案利用回波光谱区别不同的传感器,实现在一根光纤串接多个传感器进行测温。文章讨论了光纤选择、光谱分配等问题,并利用卫星天线测温应用实例验证了光纤光栅测温的效果。结果表明:光纤光栅测温技术在航天器中应用是可行、有效的,传感器的测温精度达到了0.01℃,与热敏电阻方案相比,能大幅减少测温线缆。该方案可为航天器测温系统线缆和质量优化提供设计参考。
2018年03期 v.27;No.130 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K] [下载次数:422 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:10 ] |[阅读次数:280 ] - 庞博;李果;黎康;汤亮;
针对星敏感器低频误差影响卫星姿态确定精度的问题,根据有效载荷提供的地标信息,提出了一种星敏感器低频误差的实时在轨标定算法。文章给出了地标信息的测量误差模型并以其作为观测量,采用状态扩维的方式,建立了星敏感器低频误差的在轨校正系统模型。根据在轨校正系统模型的特点,推导了简化的平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法,有利于其在轨实时运行。仿真结果验证了文章提出算法的有效性,研究结果可为高精度的姿态确定系统设计提供参考。
2018年03期 v.27;No.130 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1236K] [下载次数:194 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:9 ] |[阅读次数:117 ]
- 王雪瑶;
介绍了美国、俄罗斯、欧洲的空间目标探测与识别系统发展现状,例如美国地基新型S频段空间篱笆雷达和利用轨道优势进行探测识别的作战响应空间-5(ORS-5)卫星,俄罗斯具有空间目标识别能力的新型高频沃罗涅日(Voronezh)雷达、雷达光学结合探测识别的树冠(Krona)系统,ESA空间碎片望远镜及德国试验监视与跟踪雷达(GESTRA)等。总结分析了国外空间目标探测与识别系统的发展趋势,例如正在发展高频雷达和大口径大面阵光学探测识别设备,建立天基、地基互补探测识别系统,研究雷达与激光、光学相结合的探测识别技术等,可为我国发展空间目标探测与识别系统提供参考。
2018年03期 v.27;No.130 86-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K] [下载次数:2453 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:56 ] |[阅读次数:199 ] - 李青;刘爱芳;王永梅;郭玲华;
介绍了美国在空间态势感知、空间攻击和空间防御3个领域的空间攻防发展情况,其中包括天基监视系统(SBSS)、地球同步轨道空间态势感知计划(GSSAP)、轨道快车(Orbit Express)、地球静止轨道卫星机器人服务项目(RSGS)等重点装备。在此基础上,对美国空间攻防体系的发展思路与能力进行分析,得到如下结论:空间态势感知是空间攻防的核心与关键,通过天地一体化的发展思路获取全空间高精度实时态势感知信息;在空间攻击方面,采用感知/攻击一体化的发展策略,实现最佳费效比;在空间防御方面,全面推进可重组模块化及高弹性卫星载荷研制,同时大力发展在轨修复与操作技术,以实现受损卫星快速恢复的能力。
2018年03期 v.27;No.130 95-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 3369K] [下载次数:1813 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:26 ] |[阅读次数:215 ] - 李昊岩;王少宁;王其岗;武桐;
针对胶体推进器(Colloid Thruster,CT)电源处理单元(Power Processing Unit,PPU)的小功率(10W)高压(10kV)束流电源展开分析,从胶体推进器发展现状、趋势及其PPU需求出发,调查应用于胶体推进器PPU上的小功率高压电源拓扑的发展现状,总结了胶体推进器PPU束流电源的技术特点,并对目前高压电源所用到的几种基本电路拓扑组合的前级电路,以及倍压整流电路拓扑结构进行分析,为胶体推进器PPU高压束流电源的研制提供研究方向与技术参考。
2018年03期 v.27;No.130 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1632K] [下载次数:129 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:214 ]
- 刘晓敏;闫金栋;刘鹤;
针对目前国内卫星直扩跳频(DS/FH)测控(TT&C)系统测试不全面,测试方法通用性差的问题,通过分析DS/FH测控系统工作特点和测试技术难点,提出了一种卫星DS/FH测控系统自动化测试方法,并设计了一种基于软件无线电和通用仪器的通用自动化测试系统。该方法充分模拟天地测控链路环境,可综合、全面、灵活地考核DS/FH测控系统的捕获性能、动态性能和抗干扰性能。在某卫星整星各测试阶段进行了应用,结果表明:该测试方法准确可行,测试全面、充分、通用性好、可重构能力强、测试效率大幅提升,可推广到各类卫星DS/FH测控系统测试中应用。
2018年03期 v.27;No.130 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 3339K] [下载次数:141 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:139 ] - 张敬一;刘志佳;张锐;毛双兰;
随着光学遥感小卫星业务不断增长,基于刀片服务器的传统数传基带测试系统已无法满足卫星批量研制测试需求。为此,文章设计了采用机架服务器+光纤交换机的数传基带测试系统,实现小型、通用、可扩展的硬件架构,支持高效、高速的数据处理、存储和交互,与传统系统相比,体积、功耗、质量显著减小。为适应新硬件架构,将原有各数传基带测试软件进行混合并行处理和动态负载均衡设计优化,可以稳定、可靠地提供并行实时数传基带测试功能。该系统具有集成度高、通用性好、测试时效性高等特点,在多型批量化生产的光学遥感小卫星研制过程中测试应用效果良好。
2018年03期 v.27;No.130 127-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 5067K] [下载次数:116 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:158 ] - 邹元杰;葛东明;刘绍奎;张少辉;方永刚;郑钢铁;董龙雷;徐明龙;
随着航天器大型天线的研制需求越来越强,大型天线的振动控制问题逐渐引起工程界的重视。文章介绍了一种大型天线的主、被动振动控制方案,研制了相应的振动控制原理样机,并利用实际天线结构进行了控制效果的地面试验验证。试验结果表明:安装被动阻尼器后天线伸展臂振动响应幅值下降达66%,采用主动振动控制后天线结构响应幅值下降达92%,初步验证了振动控制的有效性。最后,指出后续航天器大型天线振动控制研究应重点突破的关键技术。
2018年03期 v.27;No.130 135-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 2330K] [下载次数:562 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:11 ] |[阅读次数:291 ] - 邓卫华;杨新峰;秦江;李艳辉;张玉梅;张红亮;扈勇强;
为了简化航天器随机振动载荷的识别,文章对其频率收敛特性进行了研究。方法是测量随机振动时航天器主结构应变功率谱密度值(PSD),计算不同频段的应变均方根值(RMS),然后分析得到适当的截止频率。通过该方法,获得了从低于100kg到1000kg以上多个级别航天器的应变收敛特性。文章最后就某一航天器随机振动载荷识别时如何选择合适的截止频率提出了建议。
2018年03期 v.27;No.130 140-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 2070K] [下载次数:133 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:229 ]