一种提高空间实验室定轨精度的方法

以近地航天器轨道动力学为基础,建立变阻力系数大气摄动模型,设计了求解变阻力系数的算法。然后利用天宫一号飞行器的测轨数据进行计算,分析了空间实验室飞行高度的轨道特性,其中包括:大气模式密度误差、变阻力系数与空间环境关系、定轨残差和星历误差。在空间环境平静和磁暴的条件下,制定了多种求解变阻力系数的策略,解决了空间实验室长弧段定轨精度受限的问题,并在空间环境平静条件下实现了优于10米的定轨精度,在磁暴条件下实现了优于20米的定轨精度。

空间实验室天地一体化故障诊断技术研究

航天器故障诊断不仅可以提高航天器安全性和可靠性 ,而且可以节约航天器安全寿命期成本。文中详细阐述了空间实验室天地一体化故障诊断系统方案。整个故障诊断体系由在轨诊断系统和地面诊断系统组成 ,在轨诊断系统具有部分自主诊断能力 ,地面诊断系统又分为系统级故障诊断和分系统级故障诊断。强调了基于模型推理技术 (特别是多信号建模技术 )在空间实验室天地一体化故障诊断系统中的重要性 ;

微振动对空间实验室微重力环境的影响研究

针对大型刚柔组合体空间结构(空间实验室)的特点,建立系统的动力学方程,并对机柜内设备、太阳阵的转动、宇航员活动产生的激扰力进行了简化。利用计算机建立组合体的简化模型,对空间组合体在各种微振动激扰下的加速度响应进行了仿真研究,并将这些仿真结果用于空间实验室微重力环境的预测。

长期姿控扰动情况下空间实验室轨道影响分析及建模

针对空间实验室连续偏航飞行模式的特点,分析长期姿控喷气对轨道的影响,设计大尺度航天器的天线相位中心修正算法,同时建立空间实验室组合体连续偏航飞行时姿控喷气的经验力补偿模型,解决了连续偏航飞行阶段的动力学精密定轨和预报问题。然后利用动力学建模分析了连续偏航期间的姿控喷气影响,其中每圈累积的速度增量在轨道系各方向上均小于1 cm/s,由轨道解算和遥测计算可知速度增量的量级一致。最后利用建模算法分析比较了空间实验室连续偏航飞行阶段的轨道精度,增加经验力模型补偿后的定轨精度优于10 m,预报1天的精度相比无经验力模型提高了1倍。

空间实验室的精度测量新方法

空间实验室地面总装需要精确地测量GNC设备及有效载荷等仪器之间的相对角度关系,由于空间实验室尺寸大,仪器分布距离远,且部分仪器安装在内部,其精度测量难以实施。文章针对空间实验室的特点提出了一种使用陀螺经纬仪取代普通经纬仪的测量方法,该方法以大地坐标系为公共坐标系,不需要经纬仪之间远距离互瞄和坐标传递,能够有效地实现远距离测量和舱内舱外仪器的相对测量。文中阐述了新方法的数学原理,分析了测量精度,并与普通经纬仪建站测量进行了比较,认为陀螺经纬仪测量方法具有精度高使用灵活的优点。

空间实验室的风险识别与控制方法

以天宫一号空间实验室风险识别与控制技术需求为牵引,对风险识别与控制方法的分阶段应用提出建议。针对空间实验室的重要风险和组合体特性,提出了的相对风险识别法和降级重构风险控制法,从相对风险的角度对空间实验室重大风险进行识别,在天宫一号无法对组合体实施控制时,用载人飞船接替天宫一号对空间实验室组合体进行控制。规避了风险识别结果波动过大的问题,在不增加设备冗余和其它舱段的前提下降低了系统风险。

仪器设备间距对空间实验室机柜内部流动和传热的影响分析

为充分利用机柜内有限空间并改善仪器设备的散热环境,建立了空间实验室机柜的模型,运用数值计算方法,对不同仪器设备间距下机柜内流场和温度场进行求解,研究了不同布局仪器层平均风速和仪器表面平均对流换热系数的变化规律。结果表明,合理地选择仪器设备间距可以有效地改善其表面的散热状况,为空间实验室机柜的热设计提供了依据。

空间实验室尾部对接机构变轨期间热分析研究

根据辐射传热基本原理和计算对象的几何物理特点，采用节点热网络方法，提出空间实验室尾部变轨发动机组和对接机构组合系统的热分析数学模型。利用龙格一库塔法，求得变轨飞行期间变轨发动机瞬态温度的变化历程和对接机构主体结构—对接框架周向、轴向温度的变化规律，着重分析对接机构组件表面辐射特性εd、液体发动机倾角β和间距R对对接机构温度分布的影响，指出两个高温发动机热辐射对尾部对接机构造成的热影响范围，大致在周向角θ=90°±30°和θ=270°±30°区域，最高温度位于对接框底部，其值介于30-90℃之间，温度随发射率的变化率△T／△εd≈96℃，表明发射率εd和发动机间距R是影响对接机构温度水平的重要因素。热分析工作是提出并改进对接机构热控设计方案的技术依据，具有十分重要的工程应用价值。

从空间实验室到空间站的总体设计思路

2022年是我国载人航天工程立项30周年,我国空间站基本构型在轨组建完成。空间实验室和空间站均为交会对接目标和负责组合体控制与管理的航天器,我国在空间实验室任务实施过程中,逐步突破和掌握了空间站部分关键技术,为空间站的研制与建造奠定了技术基础,积累了工程经验。文章结合我国载人工程研制历程,对从天宫一号空间实验室到天宫空间站的系统一体化设计、平台关键技术突破、关键工艺和产品研制等总体设计进行阐述。

天宫二号空间实验室延寿设计及实施

天宫二号作为天宫一号的备份产品而生产,是地面贮存时间最长的载人航天器。为确保满足任务要求,同时提高经济效益,降低研制成本,开展了天宫一号备份器产品延长设备贮存期的可行性研究及措施制定工作,覆盖天宫二号产品数量的80%,通过识别和克服寿命影响因素,采用维修、改造、改善贮存环境条件、借鉴工程应用信息等延寿措施,首次制定了系统级载人航天器延寿方案。方案的有效性通过天宫二号完成神舟十一载人飞船和天舟一号货运飞船任务得到了验证,也可为后续航天器产品延寿工作设计提供参考。

空间实验室任务航天员选拔训练与飞行保障

1引言空间实验室任务是我国载人航天工程第二步第二阶段的收官之战,承上启下,意义深远。空间实验室任务主要包括两个方面：一是开展较大规模的空间科学实验和空间应用试验,以及航天医学实验;二是考核验证航天员中期驻留、推进剂补加、在轨维修等空间站建造运营关键技术。天宫-2空间实验室已于2016年9月15日成功发射,作为我国第一个真正意义的空间实验室。

利用磁多极子模型分析空间实验室内部磁场

利用等效磁多极子模型,对磁力矩器在空间实验室(TG-1)内部产生的磁场进行逐点计算,并提供相关磁场分布图。计算结果表明,在空间实验室内部存在磁场较大的区域,飞行产品应该注意强磁场防护。

空间实验室技术综述及发展战略

空间实验室是一种可进行多项载人航天科学实验的飞行器。迄今为止,国际宇航界研制的空间实验室可分为两大类:一类是具有自主在轨运行支持功能,可独立完成任务;另一类是在其它航天器的支持下完成任务。发展空间实验室是掌握空间站技术的必经之路,我国正在开展空间实验室研制工作。分析国际空间实验室的发展规律,阐述我国空间实验室的发展思路以及目前的研制进展情况。

PCE方法在空间实验室轨道预报误差分析中的应用

应用多项式混沌展开法(PCE)进行空间实验室轨道预报误差分析。通过构建PCE模型对轨道预报的不确定性传播过程进行近似,进而对轨道预报后航天器位置和速度的误差进行分析。分析了不同PCE模型阶数、预报时长以及样本点的数目对构建PCE模型的影响。综合考虑精度和计算效率,给出了适用于空间实验室轨道预报误差分析的PCE模型。将PCE方法与传统方法进行对比,结果表明PCE方法有较好的非线性近似能力,且计算效率高,验证了PCE方法应用于空间实验室轨道预报误差分析的有效性。

空间实验室490 N发动机热控设计

采用新型片式加热器实现对490 N发动机头部加热方法的改进,利用I-DEAS/TMG有限元热分析软件仿真了发动机头部温度场。分析了热控组件及发动机支架的耐温能力,提出了飞控过程中490 N发动机关机的温度判据。阐述了控温回路及其控温点设计,并介绍了控温策略。最后给出了在轨飞行试验的温度控制数据,验证了热控设计的有效性。

天宫二号空间实验室半刚性太阳电池翼延寿技术研究

因半刚性太阳电池翼地面贮存设计寿命为3~5年,针对天宫二号空间实验室推迟发射后面临的半刚性太阳电池翼延寿问题,对其延寿技术进行了研究。分析了太阳电池翼地面贮存中环境、电池电路、基板结构、碳纤维材料、玻璃纤维浸渍有机硅树脂材料,以及胶粘剂与其它材料等主要因素的影响。采取了太阳翼在高纯度氮气包装箱中贮存、包装箱置于温湿度控制的环境中、缩短太阳翼在包装箱外装配与测试时间,以及对电池模块进行100%裂片检查等措施。策划了组件级和整机级的延寿可靠性增长试验项目,并进行了可靠性增长试验验证。分析结果表明:在经历了6年多的地面存储后,太阳电池翼各项检查和测试结果均合格,可满足发射任务的要求,措施有效。研究为后续其它航天器半刚性太阳翼产品经历长期贮存的延寿提供了技术支撑。

全新征程 全新使命——天宫二号空间实验室三大任务详解

在天宫一号目标飞行器成功遨游太空五年之后，天宫二号空间实验室任务接力开展。作为中国载人航天发展“三步走”战略第二步第二阶段的首发空间飞行器，由中国航天科技集团公司研制的天宫二号是我国第一艘真正意义上的空间实验室。

天宫二号空间实验室实现多项“首次”验证

2016年9月15日发射的天宫二号空间实验室是我国首个具备补加功能的载人航天科学实验空间实验室，是在天宫一号目标飞行器基础上研制的航天器，外形相同，但却承担着不同的任务。

空间实验室大面积太阳电池阵技术研究

介绍了空间实验室大面积太阳电池阵的方案构型 ,并进行了模态分析、热结构耦合分析和动力学仿真分析。生产出了全尺寸的集成演示样机 ,进行了展开试验、主展开机构的模态试验 ,以及半刚性太阳电池板和二自由度驱动机构的振动试验。计算和试验结果表明 。

我国首个空间实验室天宫二号发射成功

9月15日晚22点04分,沐浴在中秋皎洁月光之中的酒泉卫星发射中心响起了一声巨大的轰鸣声。我国首个空间实验室天宫二号在“神箭”长征二号F运载火箭的托举下,直刺苍穹,踏上了它的太空旅程。经过575秒飞行以后,天宫二号与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。按计划,天宫二号发射升空后,将变轨进入高度约384千米的运行轨道,进行在轨测试。