巴基斯坦立方星ICUBE-Q任务综述

作为“嫦娥”六号任务搭载的国际载荷之一,巴基斯坦ICUBE-Q立方星于2024年5月3日随“嫦娥”六号探测器发射升空。5月8日16时,ICUBE-Q在周期为12h的环月大椭圆轨道的远月点附近与“嫦娥”六号轨道器分离,随后成功拍摄第一幅影像。任务实现“成功分离,获得遥测”的既定目标,取得圆满成功。重点从卫星总体方案、关键技术和解决途径、卫星总体研制情况、在轨运维情况及研制经验等多个方面对ICUBE-Q立方星进行介绍,为未来深空探月纳卫星任务积累技术基础。

骨料粒径对混凝土靶抗高速破片侵彻影响的实验研究

为考察骨料粒径对混凝土材料抗高速破片侵彻的影响,利用轻气炮加速装置和激光测试系统进行素混凝土(PC)和钢纤维增强混凝土(SFPC)侵彻实验研究,通过高速摄像机记录弹体着靶姿态和靶体动态损伤过程。实验中混凝土靶选用5～10 mm、10～15 mm、15～20 mm 3种不同级别骨料粒径,通过对侵彻深度、成坑体积以及靶体碎片剥落过程的比较发现:针对素混凝土靶体,3种级别粒径范围内,级别最大的骨料粒径靶体其抗侵彻能力达到最强;而对于钢纤维含量为1%的钢纤维增强混凝土,粒径级别为10～15 mm的靶体抗侵彻能力最佳,结合骨料粒径对混凝土断裂能的双重作用,表明钢纤维的含量与骨料粒径之间存在一个优化值,在这个优化值配比下,钢纤维增强混凝土抗高速破片的侵彻能力能够达到比较理想的效果。实验结果的讨论分析对混凝土防护工程的设计具有借鉴作用。

塑性功转热系数对钝头弹侵彻金属靶模拟结果的影响

对于金属在高应变率下发生塑性变形所产生的温升,其转热系数一般认为介于0.8~1.0之间,而穿甲领域内普遍采用转热系数为0.9的假定。事实上,该转热系数应是应变、应变率和温度的函数。提出了这样一个简单函数,依据文献[13]的20 mm直径钝头弹侵彻12 mm厚Weldox 700E钢靶的实验工况,使用AUTODYN-2D比较了数值模拟中转热系数为0.8、0.9和1.0以及本文提出的转热系数函数对靶板中剪切带温度预测的差异以及对弹道极限模拟的影响。结果表明:转热系数为0.8、0.9和1.0的假定过高地估计了剪切带中的温升,而提出的函数给出的温度预测与文献[13]中的实验结果吻合;同时不同转热系数给出的弹道极限几乎相同。

伴随卫星轨控时机与相对运动椭圆大小控制效率的关系

基于相对运动理论,研究了同轨道面内伴随卫星的轨控时机对相对运动椭圆大小改变效率的影响,并用仿真实例进行了验证,证明在相对椭圆上、下点平行于相对运动方向控制对相对运动椭圆大小的改变效率最高;然后以主航天器伴随卫星释放后的轨道驻留为例,应用这一理论求解了燃料最省的轨控策略。

卵形头弹体对素混凝土高速侵彻的实验研究

利用二级轻气炮装置,选取材料为38CrMnSi的卵形头弹对素混凝土靶体进行了撞击实验。根据得到的实验数据以及实验后回收的弹体和靶体,分析了动能弹高速侵彻素混凝土时的弹靶响应特性,包括弹体质量损失规律及其机理、靶体损伤特征和侵彻深度随速度的变化规律。结果分析表明,弹体侵彻素混凝土靶体过程包括锥型弹坑阶段和隧道稳定阶段,从较低速到高速侵彻,弹体发生了CRH变小、头部半球化和锥形化的特征性现象,并伴随着不同程度的质量损失,由此引发侵彻深度在高速侵彻时较小的波动。进一步引用弹体侵彻混凝土靶响应模型进行了理论分析,发现在较低速撞击时,利用模型计算得到的值与实验结果比较吻合,而高速撞击条件下偏差则较大,需要考虑弹体头部形状变化对侵彻响应结果的影响。

纳卫星电磁对接机构技术

在轨服务是未来卫星主要发展趋势之一,在轨软件重构和硬件重构技术是其主要核心技术。基于此,首先创新移植电磁原理和"笔帽式"锁紧原理,提出了一种适用于立方体纳卫星的1U微型电磁对接硬件重构设计方案。然后,基于所设计的电磁对接机构,通过电磁力和力矩精确模型和远场模型的比较分析,明确了远场模型适用范围为对接距离大于0. 1 m。最后,利用数值仿真方法,分析得到单个线圈和含铁芯的通电螺线管比值约在10-8～10-4量级,为远场模型的修正提供参考。

新工科背景下的“科研+科创”课程探索与实践

该文以2022年首次开设的航空航天工程科创课程为例,介绍了上海交通大学航空航天学院对于“科研+科创”类型新模式课程的探索。航空航天工程科创以“寓学于研”为内容设计核心,以解决问题为导向,通过将科研题目和科创项目引入低年级课程课堂,将立德树人和创新人才培养目标有机契合,实现科研能力与创新能力培养的有机统一。

双层A3钢靶对平头杆弹的抗侵彻性能研究

钢板被广泛用于构建防护结构,大量文献报道了单层金属靶的防护性能,而对双层金属靶,特别是大间隙双层金属靶,报道的却很少。在轻气炮上进行了平头杆弹体正撞击由两层5mm厚A3钢板组成的接触式和具有200mm间隙的间隙式双层靶的实验研究,得到了两种结构的初始-剩余速度曲线。实验表明:(1)两种形式双层靶均发生了充塞剪切;(2)接触式双层靶的弹道极限是5mm单层A3靶的1.92倍;(3)间隙式双层靶的抗侵彻性能具有较大的分散性,通过高速摄像和对回收靶板的分析表明,该分散性产生的原因是,弹体贯穿第一层靶后存在两种典型弹道状态;(4)间隙式双层靶存在两个弹道极限;(5)接触式双层靶的弹道极限接近或者大于间隙式双层靶的弹道极限。使用ABAQUS/EXPLICIT有限元软件进行了相应的数值模拟,得到了与实验一致的现象和结果。

7A04高强铝合金抗杆弹正撞击性能实验研究

7A04铝合金具有较高的强度-密度比,广泛应用于穿甲工程材料领域。在轻气炮上进行了平头和卵形钢杆弹体正撞击10mm厚7A04铝合金板的实验研究,得到了两种弹体撞击7A04铝合金靶板的损伤形式和特性。使用高速相机记录了撞击过程并测得了弹体的剩余速度,得到了两种弹体撞击10mm厚7A04铝合金靶板的弹道极限。实验表明,此种铝合金靶板抗卵形弹体正撞击的能力强于平头弹。