“长征”五号活动发射平台检修恢复流程优化及实践

“长征”五号活动发射平台(以下简称“发射平台”)是实现“长征”五号系列运载火箭组装、承载、测试、转运和发射功能的大型综合性设备,包括机械、液压、电控、驱动控制、供配电、防雷接地、空调、环境监测、照明、多媒体等分系统,是一次投入多次重复使用的大型复杂机电液产品。受到“长征”五号系列运载火箭发射时巨大的燃气流冲击,发射平台射后检修恢复的工作量极大,为保证能满足下一发火箭发射任务需求,发射平台需要较长的检修恢复工作期。根据未来3~5年的发射任务计划,“长征”五号运载火箭将进入高密度发射周期。

固液捆绑运载火箭测试发射特点及展望

长征六号甲是我国首型采用固液捆绑构型的中型低温动力运载火箭,文章简单介绍了该型火箭测试发射任务执行基本情况,总结分析了火箭在发射场执行测试发射任务的技术特点、流程特点、任务保障特点及应对措施。提出基于固液捆绑火箭的快速测试发射技术发展方向,分析了火箭新技术应用、测试发射流程优化、发射场能力建设等方面的发展需求,为型号研制工作及发射场测试发射能力提升提供有益参考。

水下连续发射弹体干扰特性及发射时序优化

随着对饱和攻击需求的提高,潜艇连续发射过程的发射时序协调控制研究变得迫切而紧要。考虑到弹体间的流体动力干扰是影响安全发射的主要因素,基于重叠网格多自由度仿真技术,针对连续发射的水下弹体开展姿态弹道干扰特性研究。通过分析流场结构发现,以一定攻角发射的弹体形成的发卡形尾涡是造成后续弹体姿态弹道差异的主要原因。根据不同艇速、时间间隔和空间间隔下弹体间的干扰特性建立干扰评价模型。在保证干扰不影响后续弹体的前提下,以最短发射时长为目标,以综合评价函数为约束,基于改进的贪心算法对大筒多弹式布局的水下弹体开展发射时序优化研究,并采用均匀抽样方法验证优化结果准确性。研究结果表明:相对于均匀抽样方法,改进的贪心算法具有相当的计算准确度和更高的计算效率。

身管外壳对电磁轨道发射装置发射性能影响分析

电枢在发射过程中,瞬时变化的导轨电流会在金属身管外壳上感应出巨大的涡流,身管涡流会产生额外的损耗,同时外壳涡流的去磁效应会改变电枢、导轨等器部件的应力分布从而影响装置发射性能。该文建立了电磁轨道发射装置的数学模型,并针对整体式、上下分断式以及叠压式三种外壳结构有限元模型进行了电磁场-结构场联合仿真,获得了发射装置电磁参数和各部件应力分布。有限元电磁仿真结果表明,叠压式外壳结构外壳涡流最小、电感梯度最大、器部件应力最大,整体式外壳结构外壳涡流最大、电感梯度最小、器部件应力最小。全系统电气仿真和对比试验证明,在满足外壳支持强度和装置各部件应力条件下,选用高磁导率、低电导率的材料并设计抑制涡流的身管外壳结构,有利于提高发射装置电枢出口速度和系统效率,从而获得优良的发射性能。

红外材料光谱发射率与半球发射率测量方法研究

针对红外材料表面发射率准确测量的迫切需求,在实验室常温环境下,分别利用搭载积分球附件的光谱测量设备与便携式发射率测量仪,对样品材料表面的定向光谱发射率和半球全发射率进行了测量,并对结果进行转化。通过两种测量方法的对比研究,表明红外材料的光谱发射率与半球发射率测量结果具有一致性,验证了所述测量方法的有效性,为红外材料表面发射率参数的测量提供了参考。

电磁轨道发射系统动力学理论与设计方法研究进展

电磁轨道发射作为电磁发射技术的重要分支,具有发射速度高、射速可调节等显著优势,被誉为改变未来战争样式的颠覆性技术之一。目前,电磁轨道发射技术仍然面临射击精度低及装置寿命短等关键瓶颈问题,这些都与电磁轨道发射装置所涉及的复杂电、磁、热和力等多领域耦合发射动力学行为密切相关,然而国内外对极端冲击条件下电磁轨道发射装置的系统动力学分析尚缺少成熟理论方法和技术手段。针对上述情况,从动力学建模、性能预测、优化设计等方面综合阐述近期电磁轨道发射系统动力学理论与设计方法的国内外研究进展,总结相应的研究方向和需求。随着电磁轨道发射装置的工程化发展,电磁轨道发射系统的建模与仿真应考虑发射环境的全系统因素,建立电磁轨道发射装置和发射环境耦合的发射动力学性能快速预测和优化设计系统,详细阐明电磁轨道发射装置和发射环境多领域耦合振动机理等基础科学问题,为电磁轨道发射装置系统动力学的深入研究和相关装备研制提供支撑。

UUV变截面自航发射管线型优化仿真分析

为设计适用于无人水下航行器(UUV)变截面的自航发射装置,文中基于电动力鱼雷推力模型和自航发射过程受力模型,分析鱼雷自航发射过程中所受的推力、流体阻力、沿程阻力和局部阻力,依据运动学方程,建立鱼雷自航发射数学模型,依据数学模型建立仿真程序计算出管速度,以出管速度为关键指标优化UUV变截面自航发射管线型。结合变截面发射管结构特点和设计需求,确定发射管各段长度和直径作为约束条件,进而建立优化问题的数学表达式,为加快收敛,采用自适应变异概率的遗传算法进行发射管线型寻优计算,进行100代仿真计算,比较出管速度最终得出优化结果,以结果为依据绘制了自航发射管最优线型,对探索UUV变截面发射技术进行了有益尝试,为变截面自航发射管设计提供了理论依据。

矸石基混凝土轴心受压声发射特性与损伤本构模型

为研究不同水泥取代率、不同水胶比下矸石基混凝土轴心受压时的力学性能,及推广应用矸石基混凝土这一绿色建筑材料,通过轴心受压试验和声发射试验,研究了轴心受压时不同煤矸石粉掺量、不同水胶比下矸石基混凝土的应力-应变曲线、声发射振铃计数和声发射累积能量随煤矸石粉掺量和水胶比的变化规律,提出了矸石基混凝土轴心受压时的本构关系。结果表明:相比普通混凝土,矸石基混凝土的力学性能有一定程度的改善,主要表现为其峰值应力和峰值应变增加;矸石基混凝土轴心受压应力-应变全曲线与普通混凝土基本一致,煤矸石粉掺量为20%时峰值应力达到最大值;声发射振铃计数可以有效描述矸石基混凝土的损伤演化规律,随着煤矸石粉取代率的增大,振铃计数先减少后增加。考虑煤矸石粉和水胶比对矸石基混凝土轴心受压时的影响,提出了具有较高精度的矸石基混凝土轴心受压本构关系,这为矸石基混凝土力学性能的进一步研究提供了参考,也对推广应用的结构计算有一定参考价值。

典型海上热发射动力学效应及影响因素分析

考虑海上发射环境特殊性,分析了发射船承受的典型海浪以及风环境,针对陆基发射时运载火箭直接坐落在发射台上的裸箭热发射方式,分析了该支撑形式在海上动态环境下的射前稳定性,获得海上裸箭热发射方式的承受晃动极限。为解决陆基热发射支撑方式不满足三级海况发射稳定性的问题,提出运载火箭的框架式扶稳措施,通过框架内的柔性支撑保证运载火箭的射前稳定性。构建由火箭、等效甲板、导向框架、导轨、柔性支撑、发射台等组成的发射系统动力学仿真模型,开展复杂海况条件下的发射动力学分析,获得了框架式热发射方式在典型海况条件下,不同因素对火箭出框过程飞行姿态、安全间隙等影响规律,可为运载火箭框架式热发射的海上动基座发射动力学安全性评估提供技术支撑,并用于框架式热发射方式的海上动基座环境适应性的综合评价。

基于光纤声发射的局部放电信号识别方法分析

局部放电(PD)是电气设备绝缘退化的主要原因,相较于传统的检测方法,光纤声发射检测技术具有不影响设备运行方式、抗电磁干扰能力强等优点。设计并制作了尖端放电、气泡放电、悬浮放电和沿面放电4种典型局部放电模型,搭建了基于光纤声发射的局部放电声发射信号采集试验平台,采集了梯度施加电压下的局部放电声发射信号并对其进行了参量统计分析,提出了将去噪后信号时频图作为卷积神经网络特征输入的识别模型。试验结果表明,该识别模型对于淹没在噪声中的微弱局部放电信号具有良好的识别效果,识别准确率可达98%。

猎鹰-9火箭高频次发射能力分析及启示

近年来在低轨星座建设、空间资源开发等任务的推动下,运载火箭年度发射数量快速增加,高频次发射能力已成为一个国家太空产业和能力的核心支柱。美国SpaceX公司猎鹰-9火箭是当前高频次发射能力最强的运载火箭,本文通过剖析火箭的技术进步、以及“卫星-火箭-发射场”全链路的协同和优化,揭示了猎鹰-9火箭年度近百发发射能力的关键要素。结合我国未来运载火箭的发展,提出加强火箭技术创新、以及“卫星-火箭-发射场”整体优化的发展思路,以期全面提升发射效率,实现火箭高频次发射。

发射场航班化发射能力建设思考

航班化发射是构建未来高效航天运输系统的必要前提,是支撑太空产业蓬勃发展的重要基础。针对航班化发射运营对发射场能力的需求,开展了能力规划与建设思考。结合航天发射系统发展现状分析与航班化发射特征要求,描绘了发射场航班化运营的4类典型场景。在此基础上,对航班化发射场景下发射场的班次发射能力、火箭回收能力、综合测试检修能力、体系运营能力进行了规划,并从关键技术实现、基础设施建设两方面开展了能力建设的分析讨论。

基于COMSOL的电磁发射一体化弹丸动力学分析

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果,深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性,通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法,结合理论推导和数值计算,对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型,对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析;利用COMSOL软件进行仿真,得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数;并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析,深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性,进一步揭示其运动特性和响应机制,为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。

2023年俄罗斯航天发射任务分析

12023年俄罗斯航天发射任务的总体特点.2023年,俄罗斯共实施19次航天发射,其中发射联盟-2.1a(Soyuz-2.1a)火箭9次,联盟-2.1b(Soyuz-2.1b)火箭6次,联盟-2.1v(Soyuz-2.1v)火箭2次,质子-M(Proton-M)火箭2次。所有发射均获成功,俄罗斯实现了连续5年的百分百发射成功率。就发射场发射份额而言,拜科努尔发射场共完成9次发射、普列谢茨克发射场共完成7次发射、东方发射场共完成3次发射。

安加拉-A5在东方发射场的新工位执行发射任务

2024年4月11日,俄罗斯的安加拉-A5(Angara-A5)火箭在东方发射场的新工位进行了第4次发射任务(飞行试验),成功将模拟主载荷送入地球同步轨道(GSO),还将1颗3U小立方体卫星部署至低地球轨道(LEO)。这是安加拉-A5火箭首次在东方发射场的新工位执行发射任务,同时也是该型火箭自2021年底因上面级故障遭遇失利两年多以来成功实现复飞。俄罗斯不仅进一步验证了新型主力运载火箭,而且新发射工位投入使用还有助于提升其自主进入空间能力。

基于桥式驱动电路的磁阻型电磁发射器仿真与实验

在磁阻型线圈电磁发射器中,驱动线圈的剩余电流会影响抛体的发射效率。将磁阻型线圈电磁发射器驱动电路中的电容器用桥式电容电路替代,通过桥式电容电路能够快速降低发射器中驱动线圈的剩余电流,避免抛体在运动时受到反向的回吸力。该文介绍了桥式驱动电路在磁阻型线圈电磁发射器中的工作原理,通过仿真与实验对比分析磁阻型线圈电磁发射器在传统驱动电路与桥式驱动电路中的发射性能。实验和仿真的结果表明:采用桥式驱动电路后,磁阻型线圈电磁发射器的效率得到了提高,剩余电流的能量回收到电容器降低了系统能量的损耗。仿真和实验结果的规律具有一致性,验证桥式驱动电路在磁阻型线圈电磁发射器的可行性,为解决驱动线圈剩余电流及反向力的抑制提供了参考。

不同粗糙度煤岩界面超低摩擦效应与声发射特征试验研究

为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1082 m采深煤岩体为研究对象,通过改变煤块与砂岩块体表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,以粗糙度系数表征煤岩界面粗糙程度,工作块体水平位移表征冲击过程中超低摩擦效应强度,声发射能量为工作块体摩擦滑动过程中的信号参数,进行应力波扰动下不同粗糙度煤岩界面超低摩擦试验.研究结果表明:(1)超低摩擦滑动过程中,工作块体水平位移、声发射能量计数以及累计能量曲线呈现出孕育阶段、激发阶段、稳定阶段变化特征;(2)煤岩界面粗糙度越小,工作块体水平位移和声发射能量峰值越大,煤岩界面越易发生超低摩擦效应;(3)不同煤岩界面粗糙度下,相比于其他扰动频率, 2 Hz时更易发生超低摩擦效应;(4)给出了声发射能量峰值与煤岩界面粗糙度系数对应关系.声发射能量峰值可以有效表征超低摩擦效应强度,可以用声发射能量峰值预测超低摩擦效应强度.

“嫦娥”六号任务发射场系统总体设计

“嫦娥”六号任务发射场系统充分发扬严慎细实的工作作风,严密组织实施,狠抓质量管控,确保了“嫦娥”六号发射任务圆满成功。针对“嫦娥”六号任务测试发射需求,制定了该任务发射场系统总体设计方案。实践表明,该总体设计方案可靠保障了“嫦娥”六号发射任务,可为后续深空探测发射任务的实施提供重要参考。

基于声发射的钢桥面板焊接气孔缺陷在线识别

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况信号的幅值、振铃计数、峰值频率和中心频率等参数重叠交叉严重、相关性不显著,而气孔缺陷信号的傅里叶频谱存在更多高频能量分布,因此以频谱为输入建立2种工况的径向基核支持向量机模型.实验结果表明,与朴素贝叶斯、随机森林和线性核支持向量机模型相比,径向基核支持向量机模型拥有更高的正确率(95.4%)和召回率(94.3%),能够用于焊接过程气孔缺陷的在线识别,具有较强的鲁棒性和实用性.

航天器表面材料紫外光电子发射产额理论模型发展及实验测试应用

空间环境会对航天器在轨效能发挥产生强烈影响,紫外(ultraviolet,UV)辐射是其中的一个重要因素,它可以导致航天器表面材料的电荷积累和电荷放电。通过测量航天器表面材料的紫外光电子发射产额(photoelectron emission yield,PEEY),获得光电发射基本数据,进行表面带电仿真分析,是研究航天器表面材料带电问题的一个重要方法。本文首先介绍PEEY理论模型的发展,包括福勒-杜布里奇(Fowler-Dubridge,FD)模型、一步模型、基于三步光电发射理论的三步模型(three-step model,TSM)/蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模型以及基于矩的(momentsbased,MB)发射模型和量子模型(quantum model,QM),对各个模型的研究方法和适用条件进行分析对比,梳理PEEY模型的发展脉络。然后介绍PEEY的实验测试应用,包括国内外紫外光电子产额谱(UV-PEEY)仪器的发展和典型空间材料的PEEY实验研究,并着重讨论外界条件和表面条件对PEEY的影响,最后对空间表面材料PEEY的深入研究提出建议。