航天器工程

研究与设计

  • 空间引力波探测航天器关键技术分析

    胡越欣;张立华;高永;魏然;谭定银;段会宗;王丽娇;

    引力波信号极其微弱,给空间探测任务带来了极大的技术挑战,对航天器提出了更高的系统指标,目前的航天器已有技术在很多方面无法满足空间引力波探测。文章在对国内外空间引力波探测航天器介绍的基础上,对航天器无拖曳与姿态控制、连续可调微推进、超稳定温度控制等关键技术进行分析,并对中国天琴一号卫星在轨完成的关键技术及实现情况进行介绍。最后,提出了空间引力波探测航天器在位移模式无拖曳控制、微牛级连续可调微推进等关键技术上的发展建议。

    2022年04期 v.31;No.155 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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  • 空间站系统柔性多体动力学建模与仿真

    葛东明;罗文成;邓润然;朱卫红;史纪鑫;邹元杰;

    针对基于商业软件建模存在的接口不开放、求解效率低、功能不完备等问题,文章提出了一种空间站在轨组装过程系统级柔性多体动力学建模方法。所建立的动力学方程包含舱体大范围刚体运动、太阳翼振动、机械臂臂杆振动、关节动力学特性等关键影响因素,适用于任意开链式树形拓扑结构。典型算例的计算结果表明:文章所给出的数学模型仿真精度与商业软件基本一致,且文章的方法具有模型自主、开放、可移植、效率高等优势,便于与其他分系统模型联合形成高效率仿真系统,完成舱段转位、舱外货物搬运等各类在轨操控过程的仿真分析任务。

    2022年04期 v.31;No.155 8-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 884K]
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  • 我国遥感卫星系统X频段数传频率兼容性评估方法

    王星星;徐斌;唐梦辉;孟令杰;李辉;闪笑雨;

    基于对国际电信联盟(ITU)遥感卫星系统数传频段干扰标准相关建议书的研究,提出适用于我国遥感卫星系统X频段数传频率兼容性评估的方法。该方法结合国内遥感卫星系统技术操作特性,针对实际应用场景进行兼容性分析。针对国内已在轨遥感卫星系统进行仿真验证,结果表明:此方法进一步真实地反映了国内遥感卫星系统X频段数传频率兼容性状态,可为使用X频段数传的遥感卫星系统操作单位和管理部门提供适用于我国实际系统的频率兼容性分析方法和手段,能有效缓解目前国内遥感卫星系统无序用频带来的安全问题。

    2022年04期 v.31;No.155 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
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  • 基于超同步轨道的GEO目标天基近实时探测方法

    张洪波;武冠群;王典军;胡伟;赵辰;

    针对地球同步轨道带的目标高重访探测需求及目标形状和姿态对探测效果影响的问题,文章结合天体视星等计算公式,给出了球体和方体两类典型空间目标视星等分析计算方法,归纳出视星等随光照角和目标姿态的变化规律,提出了方体目标最低星等的隐蔽姿态及其光学隐身策略,并针对隐蔽姿态和隐身场景的探测需求,提出基于超同步轨道的GEO目标天基近实时探测方法,且完成了仿真分析验证,结果表明:双星可实现我国国土上空地球同步轨道带目标的近实时探测,可为我国未来GEO目标天基探测发展提供参考。

    2022年04期 v.31;No.155 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1005K]
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  • 低轨卫星对中继卫星可视性计算方法及应用

    徐君;叶钊;黄敏;孙峻;杨芳;赵键;

    针对低轨卫星绕任意欧拉轴转动时对高轨中继卫星通信的需求,文章提出一种考虑卫星实时姿态的低轨卫星对中继卫星可视计算方法。首先计算地球遮挡情况,然后考虑阳照区阴影区对低轨卫星姿态的影响,利用中继卫星和低轨卫星的空间指向关系,得到低轨卫星中继天线俯仰角和方位角,从而建立低轨卫星对中继卫星的可视计算模型,并利用在轨遥测数据对此方法进行了校验。在此基础上,以对日定向和对地定向两种典型姿态为例,分析了太阳同步轨道卫星对中继卫星的可视性。结果表明:虽然降交点地方时和季节会导致对日定向姿态角不同,但二者均不影响太阳同步轨道卫星与中继卫星的全天覆盖时长,对日定向时太阳同步轨道卫星与中继卫星的总可视时长相比对地姿态提升13.6%。文章提出的方法可作为低轨卫星中继数传模式设计、在轨任务规划的依据。

    2022年04期 v.31;No.155 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
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  • 星球车锥齿轮式差速机构低温传动适应性设计

    赵志军;林云成;袁宝峰;

    针对星球车锥齿轮式差速机构在高低温差大的星球表面工作时低温易卡滞难题,对锥齿轮式差速机构低温传动适应性进行设计,建立基于温度的传动回差估算数学模型,并对锥齿轮式差速机构传动回差与传动轴设计参数之间的数学关系进行研究。研制祝融号火星车差速机构工程样机,通过试验测试与理论分析对比的方法对传动回差估算数学模型的正确性进行验证。同时,对利用回差估算数学模型确定的差速机构回差低温传动适应性进行试验测试,结果表明:该差速机构低温传动平稳无卡滞,启动力矩与常温时接近,低温传动适应性良好。

    2022年04期 v.31;No.155 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K]
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  • 太阳翼联动可脱开装置设计与验证

    贾文文;杨淑利;任守志;周志清;

    针对大倾角轨道航天器双轴驱动太阳翼无法实现在轨联动脱开的问题,提出了一种联动可脱开装置的设计方法,并对应用该方法的太阳翼进行了仿真分析和试验验证。由此方法得到的联动可脱开装置,已在“鸿雁”星座首发星太阳翼上验证,经受了地面力学环境载荷及发射载荷,太阳翼多次地面展开数据正常,在轨展开过程中联动功能正常,联动顺利脱开,铰链均锁定,太阳翼摆动功能正常,在光照季(轨道角β=70°),S轴摆动角度为70°时,可调节太阳光与太阳翼法线夹角为0°~40°之间。

    2022年04期 v.31;No.155 46-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
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  • 应用可展开辐射器的大功率卫星热设计与验证

    刘庆志;黄磊;任红艳;高宇纯;郑红阳;杨敏;

    为解决大功率卫星热排散难题,针对卫星布局特点,提出了组合式可展开辐射器热设计方法,并利用单相流体回路实现了热源与3台独立可展开辐射器之间的高效耦合。开展了整星地面热平衡试验,对卫星热排散能力进行了验证。结果表明:采用组合式可展开辐射器后,卫星长期热排散能力由1500 W提高至3000 W以上,短期热排散能力达到6500 W。大功率热排散设计方法可为空间类似任务提供参考。

    2022年04期 v.31;No.155 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 366K]
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  • 卫星主功率通路短路故障下工作模式分析

    章玄;侯睿;赵田;贺奉平;蒋硕;贠磊;李键;

    针对卫星主功率通路短路故障暂态响应复杂、主功率通路短路后能源系统底线不清晰的问题,文章围绕多重故障情况下太阳翼驱动机构环间短路故障、一次母线短路故障、地面电缆一次母线与蓄电池短路故障这3种主功率通路故障模式,分别提取了影响系统工作模式的关键因素并建立了模型,通过最坏情况分析,合理优化了模型规模,并基于仿真分析了3种主功率通路故障模式后能源系统的工作模式及响应过程。仿真结果表明:基于所述条件,3种主功率通路故障模式在故障发展的各阶段存在对能源系统关联性影响的风险,底线仿真结果可以为能源系统故障容限能力和保护设计提供参考。

    2022年04期 v.31;No.155 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K]
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  • 空间站数据管理软件设计与实现方法

    刘欣;朱剑冰;郝维宁;

    针对空间站规模大、网络拓扑复杂、传输数据多、任务快速响应、长期在轨运行的特点,提出了一种符合标准体系且适合空间站数据管理特点的软件分层架构,通过识别软件各项任务特性,采用差异化进程优先级调度策略,提高了软件运行效率和数据处理能力。介绍了空间站数据管理软件多项关键技术的研究成果,通过总线消息并行调度方法实现多路径、多类型、多终端的信息交互支持,基于订阅发布方法实现遥测数据的快速分发,采用轻量化文件系统实现对飞行程序的高效管理,采用遥测遥控包应用标准(PUS)业务实现整站级自主健康管理功能,这些关键技术均在我国空间站核心舱得到了在轨应用。

    2022年04期 v.31;No.155 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 787K]
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  • 全电推进GEO卫星离子与霍尔电推进系统效能对比分析

    赵志伟;张雪儿;张天平;冉文亮;李璇;

    提出了一种全电推进GEO卫星工程通用的优选离子或霍尔电推进的对比分析方法:利用离子和霍尔电推进单机的质量模型,建立了离子和霍尔电推进系统的全质量模型;针对包括和不包括一次电源情况,应用系统全质量模型分别进行了全电推进GEO卫星轨道转移任务和全寿命(轨道转移和全位置保持)任务中两种电推进质量效益的对比分析,得到了卫星发射质量在1000~3000 kg范围内具有工程参考价值的结果。

    2022年04期 v.31;No.155 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 572K]
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  • 应用曲率滤波的天基红外点目标图像背景抑制方法

    丁翔;张超;史嘉伟;刘晓磊;高宏霞;潘忠石;王虎妹;王世涛;

    低信杂比条件下的红外点目标检测提取一直是热点研究问题。有效抑制背景、增强目标是决定检测性能的关键。文章提出一种天基红外点目标图像的背景抑制方法,利用目标与背景的空域变化差异特性,针对性设计滤波算法,并通过图像曲线曲率融合估计进行背景抑制,有效区分目标与背景。仿真分析结果表明:局部信杂比增益可提升5倍以上,能有效抑制背景杂波。

    2022年04期 v.31;No.155 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 504K]
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  • 星载陀螺数据的无阈值选用方法

    毕成;于萍;

    为了提升卫星自主诊断能力和定姿精度,文章提出了一种星载陀螺数据的无阈值选用方法,在平衡方程法的基础上,引入星敏感器测量评价陀螺性能,既能够在陀螺零偏发生较大变化时切除故障陀螺,也可以在陀螺零偏变化不大时,优选性能最优的陀螺组合。首先,采用平衡方程进行陀螺故障检测,保证大故障时及时切除故障陀螺;然后,用星敏感器数据滤波估算陀螺零偏,并计算残差;最后,优选零偏最小的3个陀螺参与定姿运算。仿真校验说明了方法的有效性。

    2022年04期 v.31;No.155 91-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
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发展战略与情报研究

  • 航天器在轨延寿服务发展现状与展望

    高振良;孙小凡;刘育强;刘华伟;谭春林;

    航天器延寿服务主要针对寿命末期的在轨航天器,通过采取接管延寿、推进剂在轨加注、故障在轨维修等方式,延长航天器在轨服役时间,进一步提升其在轨应用效能,为用户创造更多价值。文章在对航天器延寿服务需求分析的基础上,调研了近年来国外具有代表性的航天器延寿服务项目,例如轨道快车、任务延寿飞行器、复原-L项目、凤凰计划;分析了延寿服务技术面向实用、突破技术、统筹规划的发展趋势;结合我国空间技术发展实际,提出了加强航天器在轨延寿服务体系研究、加快技术攻关与成果转化、开展前沿技术探索的建议。

    2022年04期 v.31;No.155 98-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 601K]
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  • 载人充气密封舱结构关键技术研究

    常洁;姜超;黄文宣;从强;梁东平;许焕宾;郑世贵;

    简要论述了充气密封舱相对于金属密封舱的技术优势,通过分析国外充气密封舱的技术发展,结合我国充气密封舱发展现状,提炼了高效折叠展开技术、低漏率密封技术、长寿命承压设计技术和全柔性防护设计技术等四项关键技术,阐述了关键技术研究成果。上述充气密封舱结构关键技术已基本突破,经验证,充气密封舱折叠效率大于4、气密性低于0.05 kg/天,承压层结构蠕变寿命满足使用要求,柔性防护结构可抵御空间碎片的撞击,各项指标满足载人密封舱的要求,可以作为我国载人充气密封舱的工程应用的技术基础。

    2022年04期 v.31;No.155 108-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
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管理与实践

  • 嫦娥五号探测器安全性设计与管理实践

    吕鹏;曹瑞强;张正峰;张高;

    针对嫦娥五号探测器系统组成复杂、研制难度大、风险因素多等特点,文章围绕安全性目标和实施思路,基于系统工程的方法,总结了嫦娥五号探测器在系统设计、单机产品研制、系统总装、集成与试验(AIT)研制、飞控与回收等方面所采取的安全性控制措施和特色做法,上述措施保证了探测器研制和在轨飞行过程中的安全性,可为后续深空探测任务的安全性设计与管理工作提供借鉴。

    2022年04期 v.31;No.155 115-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 291K]
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  • 星载导航软件产品线设计方法与应用

    赵小莉;邵爱华;王慧聪;

    在分析星载导航软件存在问题的基础上,从配置项级、架构级和构件级三个维度阐述了软件产品线的设计方法,结合典型的航天器产品应用实例,介绍了产品线的复用过程,并借助软件一体化平台工具,详细描述了星载导航软件产品线的建立、应用和管理方法。通过实践摸索,基本解决了软件研发中存在的问题,实现了产品线开发和项目开发分离,研制能力得到了提升。星载导航软件产品线经过不断迭代,逐步提高了复用率和成熟度,确保了软件产品质量。

    2022年04期 v.31;No.155 122-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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测试与试验

  • 多星在轨自主协同任务规划仿真试验系统设计

    王壮;郑峰;张海;崔本杰;岳晓惠;

    面向多星在轨涉及的任务规划功能复杂、需要在轨协同、频繁信息交互等需求,文章设计了多星在轨自主协同任务规划仿真试验系统,系统由任务场景模拟软件、星载综合电子计算机、遥测遥控收发模拟设备、星间数据链路模拟器、供配电设备等单元组成。通过对地面测试及在轨仿真等方面的验证,表明该系统能够为多星协同星上自主任务规划系统提供一个可视化的闭环测试环境,模拟地面目标分布及运动特性,计算并模拟卫星对目标的搜索发现窗口、机动成像过程。通过仿真系统与星上系统的物理连接,接收并发送星间协同交互的各类数据包,动态监测并显示任务规划信息、遥测数据,并具备验证评估等多种功能。该系统能够丰富多星协同的仿真验证手段,提高现有卫星仿真测试能力,为多星协同仿真、测试、试验、在轨的各环节提供技术保障。

    2022年04期 v.31;No.155 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K]
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  • 基于轨道动态模型的星间链路测距随机误差测试方法

    胡帆;尹卿;李振东;于澎;方凯;白力舸;

    在轨道动态条件下卫星相对运动中细微的时间检测偏差将导致测距误差大幅增加,因此精确地测量此时卫星的相对距离准确度(即测距随机误差)是卫星测距功能地面测试的难点。文章提出距离动态情况下星间链路测距随机误差的测试方法,即建立轨道动态模型模拟在轨卫星动态工作场景,分析卫星地面测距模拟理论值的准确度影响,得到被测卫星的星间测距随机误差计算方法。对星间链路实测测距值进行测试及验证,测距随机误差低至0.027 m,与星间链路实测数据吻合较好,获得了轨道动态条件下星间测距随机误差更真实的测试结果。

    2022年04期 v.31;No.155 137-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 大型空间展开臂地面微重力试验方案设计与验证

    胡添元;雷海鸣;王浩威;何鹏鹏;宋晓东;

    大型空间展开臂地面微重力模拟试验需解决复杂多维运动下的高精度动态重力卸载问题,文章提出了一种智能跟随气浮与悬吊相结合的大型空间展开臂地面微重力模拟试验方法。建立了模拟系统的动力学模型,并在动力学仿真分析的基础上,完成了模拟系统卸载效率的指标分配。通过地面微重力模拟试验验证,结果表明:应用该方法的地面微重力试验系统能够实现大型空间展开臂的复杂多维运动跟随和动态高精度重力卸载,且关节处的附加阻力矩以及各吊点处的卸载效率均满足指标要求,可为相关大型空间机构动态重力卸载提供参考。

    2022年04期 v.31;No.155 143-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 339K]
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航天短讯及其他

  • 航天短讯

    赵迎龙 ;赵宏校;

    <正>长征五号B运载火箭成功发射问天实验舱中国航天科技集团有限公司网站2022年7月24日报道,当天,在中国文昌航天发射场,长征五号B运载火箭托举当今世界最大单体载人航天器中国空间站问天实验舱点火起飞,约8分钟后,舱箭分离,问天实验舱进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。25日成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。这是我国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接。

    2022年04期 v.31;No.155 149-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
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  • 中国空间站问天实验舱

    <正>~~

    2022年04期 v.31;No.155 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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  • 《中文核心期刊要目总览》入编通知

    <正>《航天器工程》主编先生/女士:我们谨此郑重通知:依据文献计量学的原理和方法,经研究人员对相关文献的检索、统计和分析,以及学科专家评审,贵刊《航天器工程》入编《中文核心期刊要目总览》2020年版(即第9版)航空、航天类的核心期刊。该书由北京大学出版社出版。书中按《中国图书馆分类法》的学科体系,列出了74个学科的核心期刊表,并逐一对核心期刊进行了著录。

    2022年04期 v.31;No.155 157页 [查看摘要][在线阅读][下载 30K]
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