我国载人航天电源系统的技术发展成就及趋势

载人航天电源系统是一个庞大的系统工程,状态复杂、可靠性要求高、技术难度大。本文在阐述我国载人航天电源系统组成和特点的基础上,从电源系统架构、太阳电池翼、储能电池组、并网控制以及在轨维修与更换等方面,详细论述了我国载人航天电源系统的各阶段技术突破和技术引领,并对后续载人月球探测提出展望,梳理了能源系统重点研究方向和关键技术,为未来载人月球探测任务顺利实施奠定技术基础。

空间站核心舱太阳翼火工品故障的维修方法

根据载人航天三步走的发展战略,我国将建造长期有人驻留的空间站。电源系统是空间站长期运行的能源保障,核心舱太阳翼的顺利展开是电源系统长期运行的基础。太阳翼火工品解锁故障会导致核心舱太阳翼无法展开,严重影响核心舱后续飞行任务。为确保核心舱太阳翼在火工品解锁故障条件下依然能展开到位,根据太阳翼火工品设计状态,开展了火工品解锁故障条件下的维修工具和维修流程研究,设计并制定航天员出舱检测和排除故障方案,为我国维修后续载人飞行器太阳翼技术奠定了基础。

动力电池绝缘电阻检测系统设计

文章提出一种动力电池绝缘电阻检测系统,采用外接电阻切换测量法设计绝缘电阻检测系统,搭建试验平台对电池组绝缘电阻进行测试,结果表明系统可以正确测量1kΩ到300kΩ之间的绝缘电阻,检测误差均在7%以下,精度满足实际工程需要,用电设备绝缘失效时及时提供预警,提高用电设备安全性能。

太空环境便捷航天员使用的维修运输工具

针对航天员着舱外航天服舱外搬运产品的问题,提出了可用于搬运多种构型产品的专用搬运工具,配合产品上安装的专用锁紧座,实现舱外产品搬运的方案。以航天员舱外操作能力为约束条件,利用凸轮往复原理,设计了一种可快速与产品连接锁紧及分离解锁的搬运工具。该工具操作简单,便于舱外携带。经实物验证及航天员工效评价,表明搬运工具能够与产品可靠连接,能够完成搬运多种构型产品的操作。

一种航天用Weinberg拓扑软开关变换器

此处针对传统Weinberg拓扑开关管应力大、整流二极管反向电压尖峰大的问题,在传统Weinberg拓扑基础上,添加辅助电感、辅助电容、二极管实现金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)零电压开通、二极管零电流关断,提出一种新型航天用Weinberg软开关变换器。详细分析了该软开关变换器工作原理,搭建了一台输入电压68~79 V,输出电压102~103 V,额定输出功率1000 W,开关频率50 kHz的原理样机。实验表明,该变换器可以有效降低MOSFET电应力,在额定工况下,将其MOSFET开通时4 A电流尖峰降低至零,降低整流二极管反向电压尖峰,将其反向电压尖峰从135 V减小至10 V,减小母线电压纹波,有效提高电源可靠性,验证了Weinberg软开关拓扑理论的正确性。