环路热管控温精度影响分析与毛细极限预测

环路热管具备无振动、传热能力强、控温精度高、传输距离远等优点,被广泛应用于航天器平台和载荷的热控制领域。控温精度和传热极限作为环路热管的关键性能参数,是环路热管设计和应用领域的研究重点。分析姿态和控温点位置对环路热管控温精度的影响规律。研究发现,重力条件下环路热管姿态会影响储液器内气液分布。当储液器控温点处于饱和蒸气区时,控温精度达到±0.2℃,优于控温点处于纯液相区(±0.6℃)。同时,通过分析毛细芯内气液分布,对环路热管毛细极限预测模型进行修正。通过实验验证,修正后模型可以较好地预测环路热管的毛细极限。

用于星载高功率电子设备的增材制造平板热管设计与验证

针对未来星载高功率电子设备大功率、高热流、高集成的散热需求,解决传统槽道或丝网毛细芯平板热管逆重力传热量小、极限热流密度低的问题,文章提出了一种基于增材制造技术的新型平板热管,利用增材制造技术在成型复杂构型方面的优点,设计出一种基于复合毛细芯的平板热管构型,采用扫描电子显微镜(SEM)和显微断层扫描(MicroCT)对毛细芯微结构进行分析,结果表明:毛细芯结构成型完整、孔隙分布均匀。传热性能试验结果显示:二维平板热管极限热流密度高达88 W/cm~2,传热热阻仅为0.024℃/W,三维平板热管在不同姿态下传热能力和传热热阻变化显著,相关数据可为星载高功率电子设备热控设计和验证提供参考。

国外新一代载人飞船减速着陆技术研究

新一代的载人飞船向着多功能化、多任务目标适应性的方向发展,可重复使用性和精确着陆的要求逐步提高。文章介绍了美国多用途乘员飞行器(MPCV)、乘员航天运输-100飞船(CST-100)、龙(Dragon)飞船,以及俄罗斯新型载人航天运输系统(PPTS)等典型的新一代载人飞船的减速着陆技术;主要研究了降落伞系统、减速着陆工作程序及着陆缓冲系统;分析了在气动减速和着陆缓冲方面采用的群伞技术、着陆缓冲技术、精确着陆控制技术;提出我国在新一代载人飞船研制时应大力开展群伞系统、大载重着陆缓冲系统的研制,并进行减速与着陆缓冲系统地面试验和空投试验技术的研究。

低密度烧蚀材料在神舟飞船上的应用

介绍了神舟号系列载人飞船返回舱防热材料的配方设计、成型工艺及性能情况,并与国外相关防热材料进行了对比,包括防热材料的类型、工艺及性能特点等,对返回舱用防热材料的发展进行了总结和展望。

猎户座飞船电子系统设计特点分析与启示

2014年12月5日猎户座飞船成功完成"探测飞行试验"任务,标志着美国NASA为实现载人火星探测迈出了关键一步。文章从分析猎户座飞船电子系统入手,总结了其高度灵活、可扩展、高可靠的设计目标,介绍了系统采用的分布式系统架构的设计特点及最终的实现方案;梳理了容错计算机系统、时间触发以太网和分时分区操作系统等关键技术的工作原理,并通过与传统实现方式的对比,分析了上述技术在系统中的应用优势。最后提出了发展建议,可为我国后续开展火星探测任务提供参考。

国外可重复使用载人飞船发展现状与关键技术研究

载人航天未来的发展面临着能力和效益的挑战,发展可重复使用载人飞船技术是降低载人航天任务成本的重要手段之一。文章对可重复使用载人飞船概念进行了探讨,给出了系统级可重复使用和部件级可重复使用载人飞船的含义。研究了全生命任务周期中载人飞船成本与可重复使用次数的关系,结果表明:可重复使用载人飞船在经济性上较一次性使用载人飞船有明显优势,且可重复使用次数达到10次以上时,能够使成本趋近于最低。对国外可重复使用载人飞船发展现状和主要技术指标进行了分析,并对发展可重复使用载人飞船所须攻关的关键技术进行了梳理。以上研究内容可为我国发展可重复使用载人飞船技术提供参考。

遗传算法在大型降落伞气动力参数辨识中的应用

针对大型降落伞气动力参数辨识中观测值难以获取的特点,提出利用遗传算法和少量观测信息对降落伞全张满后运动形式稳定时气动参数进行辨识的方法并建立了相关模型。仿真结果表明,遗传算法适合此类问题的求解且精度较高。还针对某型号飞船降落伞回收系统的大型环帆伞进行气动力辨识,利用辨识参数值计算的观测值和录像分析的结果基本吻合,表明本文提出的研究方法可应用于实际工程问题。

用于大功率航天器的3D打印钛水热管设计及试验研究

针对应用于空间核动力及大功率航天器的高温热排散技术,介绍了一种基于3D打印增材制造技术的钛水热管,满足100~300℃温区热量的远距离传输需求。该热管壳体及毛细芯结构通过3D打印技术一体成型,解决了中高温热管在制造方面的诸多难题。文章对热管的传热能力进行了理论分析,分析结果表明热管在180~250℃区间内传热能力最佳,同时搭建了热管启动以及传热能力的试验验证平台,对热管在水平以及逆重力姿态的传热能力进行了试验验证,并与理论分析结果进行了比较。试验结果表明:3D打印技术可成功应用于槽道热管的制造。该钛水热管后续将应用于航天器高温热排散系统的地面演示系统中,用于连接高温两相流体回路冷凝器和碳纤维材料辐射板。

中国新一代载人飞船返回舱热控设计优化研究

文章针对新一代载人飞船返回舱再入过程气动热环境和返回舱传热特性,建立了气动热环境下返回舱动态耦合传热集总参数模型,能够描述返回舱防热层内侧蜂窝板、舱体、设备和舱内空气间的导热、对流及辐射动态耦合换热过程。文章应用该模型对典型新一代载人飞船返回舱气动热环境下的传热特性进行了分析,提出了防热烧蚀层内侧铝蜂窝板表面包覆多层隔热材料、增强舱外设备与返回舱壁热耦合、降低设备表面红外发射率等返回舱热控优化设计措施。热控优化措施应用于中国新一代载人飞船试验船,并通过首次在轨飞行验证,在近第二宇宙速度返回气动热环境下,返回舱结构、空气、设备等各项温度指标均满足指标要求,验证了返回舱热控设计的合理性。研究结果可为返回式航天器热控系统设计提供参考。

牵顶伞对大型降落伞抽打现象的作用

对某大型降落伞系统的拉直过程进行多阶段、多有限段和多自由度的动力学建模。通过仿真研究了牵顶伞和剥离带等改进措施对主伞拉直后伞衣抽打现象影响,重点分析比较了带与不带牵顶伞时伞衣位形、抽打速度、偏离距离等参数的变化,分析结果可为大型降落伞的工程设计、改进和使用提供理论支持。

返回舱垂直着陆过程动力学研究

在考虑着陆场地面弹塑性特点的情况下,建立了返回舱垂直着陆过程的弹塑性接触模型。数值分析结果表明,返回舱的着陆过程与地面土壤的物理性质有很大关系,在相同的弹性模量下,土壤的极限应力越大,则着陆过载最大值就越大,着陆过程中的能量损失就越小,返回舱的"跳跃"现象越明显。

神舟飞船制导、导航与控制分系统研制与飞行结果评价

介绍了神舟飞船制导、导航与控制(GNC)分系统的主要任务和性能指标,GNC分系统的组成和工作模式及GNC分系统设计与研制特点,最后简要给出了神舟飞船GNC分系统历次飞行试验的结果及其功能性能评价。

月球返回舱跳跃再入弹道特性分析与优化设计

对月球返回舱跳跃再入大气层的初始再入段弹道特性与过载约束下轨迹优化问题进行了分析。首先介绍了跳跃再入的基本概念与优点,对不同再入角、不同升阻比情况下初始再入段的弹道特性进行了分析。然后采用庞特里亚金极大值原理以总吸热量最小为优化目标,对过载约束下再入轨道的初始再入段进行了优化设计,给出了升力系数的最优表达式。仿真研究表明,该方法能有效地降低飞行过程中的过载。

神舟飞船逃逸救生分离动力学分析

针对神舟飞船建立了三维动力学模型,研究了在大气层内逃逸飞行器与返回舱分离过程中前、后体气动特性,对不同马赫数、前体攻角、前体与后体滚动角,计算前、后体的相对运动,并对其计算结果进行分析,判断后体是否飞离前体尾流区,为飞船应急救生系统设计提供依据。

神舟载人飞船测控与通信分系统的研制

简述了美、俄的载人航天测控与通信分系统,着重描述了我国神舟载人飞船测控与通信分系统的组成、工作原理、基本配置以及飞行试验情况,以供其他型号的相关系统研制参考。

气闸舱泄复压热力过程研究

为满足航天员出舱活动的需要,出舱活动飞船气闸舱在满足载人飞船密封舱一般要求外,还需经历泄压和复压两个热力过程。伴随气闸舱的泄复压过程,舱内空气因泄压而发生热力膨胀降温现象,因复压而出现热力压缩升温现象;复压用气瓶在气闸舱复压过程中压力急剧降低也出现降温现象,其降温程度将影响气闸舱复压后舱内温度水平。运用热力学方法对气闸舱泄复压热力过程进行分析,并通过地面和在轨飞行试验验证了分析的正确性,本文工作将为后续载人航天器气闸舱的热控设计提供参考。

抽鞭现象研究综述

介绍了抽鞭现象的理论与试验研究情况,着重介绍了试验研究结果及抽鞭过程的能量方法与动量方法,以及近年来抽鞭过程理论研究的最新进展,总结出抽鞭现象的一般特点及影响因素,并指出抽鞭现象与大型柔性结构中存在的部分现象如大型伞伞衣顶部抽打、空中加油机软管的摆动等存在相似性,对抽鞭现象的研究有助于深化对该类现象的机理认识。

神舟十八号载人飞船发射取得圆满成功

2024年4月25日20时59分,神舟十八号载人飞船搭乘长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,发射取得圆满成功。神舟十八号载人飞船入轨后,于4月26日03时32分,成功对接于空间站天和核心舱径向端口,整个自主交会对接过程历时约6.5小时。4月26日05时04分,神舟十八号航天员乘组叶光富、李聪、李广苏入驻“天宫”,与神舟十七号乘组在中国空间站胜利“会师”。随后,两个航天员乘组拍下“全家福”。

基于数值试验的大型降落伞开伞冲击载荷峰值研究

针对大型降落伞开伞冲击载荷峰值的极限难以通过一般搜索算法求得的情况,采用Monte Carlo仿真和正交试验两种数值试验方法对多因素影响下的大型伞开伞力峰值极值情况进行了研究。当给定21个影响因素在小范围内变动时,近似认为指标极值在影响因素变化边界上取得。对比Monte Carlo仿真结果和正交试验仿真结果表明:两种数值仿真得到的开伞力峰值极值较为相近;Monte Carlo仿真结果随着仿真次数的增加逐渐逼近正交试验结果;可以将正交试验结果作为开伞力峰值的极值。

神舟飞船结构与机构分系统研制及飞行结果评价

介绍了神舟飞船结构与机构分系统的任务与功能,分析总结了结构与机构分系统的研制过程、突破的关键技术和技术创新点,介绍了飞行试验的验证情况并对此进行了综合评价。