面向微纳遥感星座构建的阻力差分控制方法

基于整星质量、功耗、体积和成本考虑,一些微纳卫星通常不加装推进系统。为满足这类微纳遥感卫星构建星座的要求,提出采用阻力差分控制(无动力控制)技术实现星座构建的方法。通过调整太阳翼迎风面积,利用星间阻力差增大或减小2颗卫星轨道半长轴之差,在不改变卫星飞行姿态、不影响有效载荷应用的情况下实现微纳遥感星座相位控制。利用20颗微纳遥感卫星构建星座对阻力差分控制方法进行验证,结果表明:将阻力差分控制技术应用于微纳遥感星座相位控制,能顺利完成微纳遥感卫星同一轨道面的等相位部署,并成功实现星座构建。

深空无人取样探测器的降落伞回收系统方案及其关键问题

本文对目前国际上成功开展的月球以远的深空无人取样任务探测器的降落伞回收系统方案进行了描述,归纳了主要的技术特点。这些任务包括:起源号、星尘号、奥西里斯-雷克斯号、隼鸟一号、隼鸟二号。本文对各任务方案及其特点展开讨论,分析了降落伞回收系统的几个关键问题,包括降落伞伞型的选择、降落伞等柔性产品的长期空间在轨存储可行性、开伞控制的方案选择以及下降过程和着陆后的回收标位手段等内容,并对深空无人取样探测器的降落伞回收系统方案及关键问题进行了小结。

应用改进遗传算法的低轨星座部署策略优化方法

考虑发射场任务间隔时间约束,提出应用改进遗传算法的低轨星座部署策略优化方法。对近地圆轨道星座部署过程进行动力学建模,给出了部署窗口与入轨点相位差的关系,以及入轨后相位调整的代价分析。将星座部署位置组合进行参数化,加上各颗卫星部署日期间隔作为优化变量,使得在大范围日期区间内的搜索问题简化为有限维度的整数规划问题。引入改进遗传算法进行局部搜索,进而对部署策略进行寻优计算。以9颗卫星的Walker星座部署任务为例,对优化方法进行验证。结果表明:优化方法相对穷举搜索法的计算量有约7个数量级的降低,且能够用50代以内的演化计算快速得到满足发射间隔约束条件且兼顾部署总时间和相位转移量的最优解。

商业载人航天器测控通信模式初步构想

随着商业航天的快速发展与可重复使用等前沿技术应用的逐步成熟,以往以国家行为为主体的载人航天领域已开始积极吸纳商业航天力量融合发展。针对载人航天高可靠性要求与商业航天低成本控制之间的矛盾,梳理分析了现役载人航天器测控需求、链路配置与使用模式,在此基础上,综合考虑载人航天传统需求与商业航天特点,提出了标配+选配的测控链路配置模式;针对在轨关键事件与常态化运行场景,设计了中继、对地等传统链路与卫星互联网系统、北斗短报文系统等非传统链路相结合,支持遥测、遥控、图像、话音等多样化业务的载人航天器测控通信模式。相关研究成果可为商业载人航天器测控通信设计提供借鉴参考。

“神舟”十二号载人飞船回收着陆分系统产品保证工作实践

“神舟”十二号载人飞船于2021年6月17日搭载了聂海胜、刘伯明和汤洪波3名航天员随“长征”二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射升空,返回舱于2021年9月17日13时33分安全返回着陆场。至此,“神舟”十二号圆满完成空间站阶段首次载人飞行任务,为后续空间站运营阶段奠定了基础。其中,“神舟”十二号回收着陆分系统通过降低返回舱的速度、保证返回舱的稳降姿态,确保了飞船返回舱平稳着陆,以及航天员的平安出舱。

2023年中国航天发射回顾

2023年,我国共进行了67次发射,位居全球第二,运载火箭发射次数和入轨航天器数量再创历史新高;“长征”火箭迎来500次发射;实现了2次载人发射和2次“太空会师”;民营商业航天公司共进行了13次商业发射。本文对2023年的中国航天发射活动进行了回顾,总结了中国航天的成绩和亮点。

基于改进遗传算法的一类多资源测控调度问题研究

研究一类测控弧段具有优先级约束的多资源、大规模测控调度问题。首先对问题中的约束条件进行分析和处理,并建立问题的数学模型。进而针对问题特点,以遗传算法为基础,通过设计选择适当的交叉、和变异算子,设计了一种改进的遗传算法。最后通过算例计算表明,应用该方法求解此类测控资源调度问题具有较为理想的性能,是合理、有效的。

返回舱水上冲击特性的试验研究与理论计算

本文通过相似缩比模型的撞水试验 ,得到了返回舱水上降落时的冲击载荷与入水深度 ,并用理论分析的方法对返回舱的水上冲击特性进行了计算 ,证实了理论预报的可行性。

航天器全频域力学环境预示技术研究进展

航天器力学环境预示对于总体设计、结构与机构分系统设计是至关重要的,特别是对于首发型号,往往缺乏相似型号的遥测数据参考,使得有效的预示成为地面试验方案和试验条件确定的主要依据.航天器在发射段需要承受覆盖全频域的动态载荷,不同频段的载荷和结构振动响应特性差异很大,很难用单一的分析方法进行准确预示.本文分别针对航天器发射力学环境的低频、高频、中频3个频段,介绍了国内外航天器全频域力学环境预示的主要方法及其工程应用的研究进展,并提出了我国在该领域亟需解决的关键技术.

基于蚁群优化-模拟退火的天地测控资源联合调度

研究了一类约束条件复杂、具有多时间窗口特性的天地测控资源联合调度问题。建立了涵盖多种约束的问题数学模型和基于测控弧段时间序的无圈有向图模型,提出了一种蚁群优化-模拟退火算法(ACO-SA)求解问题。探讨了两种算法的融合策略,完成了包括状态转移规则、可行解生成策略、信息素更新准则、邻域结构、快速退火计划等关键技术的设计实现。多个算例仿真和结果分析表明,测控弧段时间序能保证ACO-SA得到高质量的优化结果,模拟退火机制能有效提高蚁群优化算法的收敛速度和求解质量,相比于基本遗传算法和先到先服务算法,ACO-SA能得到质量更好的解。

降落伞初始充气阶段数值模拟

首先建立了初始充气模型 ;将前体、伞绳及伞衣离散为一系列弹性连接的质量节点 ,伞衣内部流场为一维不可压流 ;最后利用模型计算了初始充气阶段伞衣形状变化。

航天器翼伞精确回收技术发展及展望

翼伞精确回收技术能够实现安全、精确的定点着陆,具有很高的应用价值和广阔的发展前景,在民用、军用领域已得到了广泛的应用。受限于航天应用的复杂性和特殊性,翼伞精确回收技术在航天领域的应用门槛更高,研究难度更大,因而应用较少。随着航天活动的不断开展和应用的不断扩展,航天器精确定点回收的需求日益迫切,开展航天器翼伞精确回收技术研究是回收着陆专业未来发展的方向和趋势。文章通过调研国际上该领域发展情况及差距分析,初步规划了技术路线,拟通过设计、仿真、试验互相迭代实现关键技术的理论突破,在工程应用中不断提高系统的成熟度和可靠性,使其最终用于载人航天器的精确回收。

运载火箭子级回收技术研究

运载火箭子级回收技术是航天领域的研究热点之一,文章对运载火箭子级回收技术进行了初步研究,并根据运载火箭子级回收的发展情况和技术特点,梳理出运载火箭子级回收的三种技术类型,分别为伞降回收、垂直返回和带翼飞回式。根据这三种子级回收技术类型,对国际上的相关技术研究进行了分析总结,梳理出了三种回收方式的关键技术,并给出了关键技术内涵。文章进一步从技术难度、对总体设计布局影响、运载能力损失和回收过程复杂性等方面,对不同的子级回收技术类型进行了分析和对比,得到三种类型的回收方式各具特点,但伞降回收方式技术成熟度更高,最后给出了中国运载火箭子级回收技术初步发展建议。

单个航天器对Walker星座中多卫星的近距离接近

通过设计航天器轨道,可使航天器发射入轨后无需机动即实现对Walker星座中非共轨的多颗卫星的快速、近距离接近。给出了该轨道的搜索方法以及基于星座特性的代换法,并给出了仿真示例。

考虑不确定性的航天器姿态滑模控制器设计

为解决航天器姿态控制中考虑非主轴惯量不确定性和外干扰的问题,设计了滑模控制器组成的鲁棒控制系统来处理系统中的参数不确定性及外干扰项的影响,并在滑模控制器的到达运动控制律设计中引入一个滞后因子来减小系统所需的最大控制力矩,从而节省航天器的控制成本.仿真结果验证了所设计控制器的性能,同时验证了控制律中的符号函数对于抑制抖振现象,提高控制精度的作用.

考虑星-箭动力耦合作用结构瞬态响应分析

利用直接激励法 ,对火箭发射过程中考虑星箭动力耦合作用的卫星结构瞬态响应问题进行了求解。给出了最大动压、一二级分离前和分离后三种工况下卫星结构的加速度响应历程。该方法克服了大质量法和惯性载荷法瞬态响应计算中的载荷处理困难和数据回归困难。文中给出了大质量法、直接激励法和惯性载荷法的动力学方程 ,指出各种方法的应用条件。计算结果表明 ,直接激励法简捷实用 。

发射点定位误差对发射方位角的影响

发射点定位误差对发射坐标系的影响不仅仅在于坐标系原点不准 ,而且还会影响发射方位角 ,从而会有欧拉角的转换。首先依据确定平面的几何原理和求解平面夹角的余弦公式 ,在地心坐标系下 ,得到发射方位角与发射点、目标点的简洁的解析关系 ;然后 ,通过地心坐标系为中介推导了发射坐标系的扰动矩阵。由此 ,可得到发射点经度。

降落伞系统附加质量的研究

降落伞在减速系统中已被广泛地运用 ,但是其运动方程的确立 ,尤其是方程中的附加质量项 ,在中国却少有提及。为了弥补此点不足 ,文章对附加质量进行了较全面的阐述 ,从概念引入、在方程中的运用、确定方法及变化规律 ,到对稳定性的影响分析。对于降落伞此类轻质的、柔性的钝体 ,附加质量受到多种因素的影响 ,其规律可由试验数据得出 ;而由根轨迹图分析可知 ,附加质量对稳定下落时的降落伞系统稳定性有着重要影响。

导弹发射筒盖开启过程数值计算及试验

为了研究导弹发射时燃气产生的压力开启前后易碎盖的方式,利用计算流体技术和试验方法对某型导弹发射时开盖技术进行了数值模拟和试验,建立了导弹和发射筒的二维和三维计算模型,研究结果表明,某型导弹采用易碎前后盖技术,后易碎盖由发动机燃气直接冲破,前易碎盖靠发射时产生的扰动波打开,通过合理配置发射筒前后易碎盖开盖条件,能可靠保证发射筒盖的正常开启.

三轴稳定卫星点目标观测任务优化调度技术

首先进行了三轴稳定卫星观测问题的背景分析,建立了相应的数学模型,进而提出了一种基于遗传算法和模拟退火算法的混合遗传算法,通过多个仿真算例验证了其有效性,并与模拟退火算法的运算结果进行了比较分析,结果表明其运算速度和全局寻优能力均优于单独使用模拟退火算法。