空间站主动电位控制技术及其天地一体化验证

针对中国空间站100 V太阳电池阵引起的结构带电威胁航天员出舱活动安全问题,通过空间站结构充电模拟仿真与理论计算,研究了空间站在低轨道等离子体和地磁场环境下的充电特性,得出最恶劣条件下,空间站结构充电电位最大可达-108.6 V。并针对空间站的太阳电池阵电子吸收充电特性,以及电位控制需求,开展了自适应主动电位控制方法研究,采用空心阴极电子发射技术,研制了中国首个测控一体的空间主动电位控制系统,该系统完成了电位控制地面模拟试验验证,并搭载于空间站天和一号核心舱,实现了在轨应用。空间站在轨电位检测数据表明,主动电位控制系统成功将中国空间站结构电位从-55 V控制到-12 V以内,保障了航天员出舱活动的生命安全。

立式磨粉机磨辊轴结构优化与疲劳特性分析

在对传统立式磨粉机磨辊结构进行分析的基础上,指出结构中存在磨辊轴加工工艺难度过大的问题,针对此问题提出了新型的空心磨辊轴结构,该结构通过焊接与攻螺纹等简单的工艺方法取代了传统加工中工艺难度大的的深孔加工;并以空心磨辊轴壁厚为自变量将其与传统磨辊轴进行了静力学、模态和疲劳寿命等方面的分析比较,3个方面的分析结果均表明了该新型磨辊轴的可行性。相关研究为后续设计提供重要参考。

垃圾焚烧灰渣用于路面基层室内试验研究

为研究垃圾焚烧灰渣用于路面基层的可行性,通过室内试验的方法对垃圾焚烧灰渣、水泥、路面基层用碎石等原材料及其制备的路面基层混合料进行试验检测,探究了垃圾焚烧灰和水泥的掺量对路面基层混合料力学性能和体积稳定性的影响,并得出各原材料用量的最优配合比。试验结果表明:掺入适量垃圾焚烧灰的路面基层混合料,能够满足路面基层施工对材料性能的要求,实现垃圾焚烧灰渣无害化综合利用的同时,能有效降低路面基层材料中的水泥用量。

SJ-17卫星LHT-100霍尔电推进系统飞行试验工作性能评价

为了验证霍尔电推进系统的空间环境适应性、与航天器的相互兼容性、空间工作特性及空间飞行性能与地面数据的差异性,LHT-100霍尔电推进系统搭载SJ-17新技术验证卫星开展了在轨飞行试验,对霍尔电推进系统在轨飞行试验结果进行了详细评价。结果表明:在整个飞行试验期间LHT-100霍尔电推进系统各项工作性能参数符合设计指标要求,其中推力79.5m N,比冲1531s,系统功率低于1.527k W,单次长时间工作8h,在轨系统开关机次数大于24次,在轨累计点火时间超过3028min,在轨飞行试验数据与地面试验数据具有很好的一致性。

LHT-100霍尔电推进系统集成测试研究

为了验证LHT-100霍尔电推进系统工作匹配性和工作性能,对霍尔电推进系统进行了集成测试研究,霍尔电推进系统包括霍尔推力器、电源处理单元、滤波单元、贮供单元和控制单元,对真空状态下的系统集成点火测试数据与设计指标的符合性进行了分析,研究表明:LHT-100霍尔电推进系统工作兼容性良好,系统集成拉偏后及系统宽功率范围工作正常稳定,各项性能指标满足要求,系统压力控制精度、阳极热节流器及阴极热节流器温度控制精度分别为±1.7%、±1.6%及±1.5%,系统推力83m N,比冲1600s,功率1536W,总效率48.2%,束流发散半角36.2°。

空间站电位主动控制及在轨应用

针对空间站电位控制需求,研究了空间站特有的带电机理,分析得出主动方式是空间站电位控制唯一可行的方法。研究了电位主动控制工作机制,建立了卫星电位自适应主动控制解析模型。在此基础上,采用空心阴极发射电子的空间站电位主动控制方法建立了空心阴极电子发射特性物理模型,研究了空心阴极电子发射特性,成功研制了中国首个测控一体的电位主动控制系统,并搭载于空间站天和一号核心舱,获得了空间站结构电位在轨测控数据。在轨应用结果表明:电位主动控制系统可将中国空间站结构电位从-60 V控制在-22 V左右,优于国际空间站-40 V的指标。

LHT-100霍尔电推进系统鉴定试验研究

为了验证LHT-100霍尔电推进系统工作性能和空间环境适应性,对霍尔电推进系统进行了鉴定试验研究,霍尔电推进系统包括霍尔推力器、电源处理单元、滤波单元、贮供单元和控制单元,鉴定项目包括霍尔电推进系统各单机力学、热真空、热循环、EMC等,对相关试验数据与设计指标的符合性进行了分析,研究表明:LHT-100霍尔电推进系统空间环境适应性及与航天器的兼容性良好。

航天员生命安全保护神——空间站主动电位控制系统研制及在轨应用

空间站处于低地球轨道(LEO),采用100 V高压太阳能电池阵供电。电池阵在轨工作时,受LEO轨道稠密等离子体环境充电以及地磁场诱导充电影响,使空间站主体结构产生最高约-100 V的电压,危及航天员出舱安全,国际空间站将航天员出舱过程中舱体对航天员放电列为致命级的危害。主动电位控制系统实时监测空间站悬浮电位并将其控制在安全电压范围内,保证航天员出舱时的生命安全。由于缺乏相关理论基础,我国一直未能掌握对空间飞行器进行结构电位控制的主动电位控制技术。为此研制团队研究了卫星电位自适应主动控制理论,获得了电位控制的解析模型,提出了采用空心阴极的电位主动控制方法,研制了测控一体的主动电位控制系统,突破了“悬浮电位检测技术”“电位主动控制技术”和“在轨诊断技术”三项关键技术。

基于双处理器的语音通报系统的研制

介绍以高性能嵌入系统PC104为核心,通过单片机进行总线通讯,设计语音通报和报警单元,实现了大容量语音的通报智能管理系统。

VxWorks下的内存管理

探讨了VxWorks中内存分配策略的实现。对80386/80486的段页式管理机制进行了介绍,对VxWorks下的内存管理机制进行了阐述,并以VxWorks下通过DMA方式传输语音数据为例进一步剖析VxWorks的内存分配策略。对于嵌入式系统和应用的开发具有一定的参考价值。

热式微小流量传感器温度场及信号提取分析

热式流量传感器由于其结构简单、没有机械运动部件等固有的优点,在微小流量测量领域具有明显优势。针对微小气体流量测量领域毛细取样管路及其内部气体流体,进行热力学、流体力学理论分析,配合信号处理电路的分析,提出了消除环境温度影响的电路方法,同时使用MATLAB语言,用数值计算方法,获得了气体流量与毛细取样管路温度场之间的关系,进一步获得了热式流量传感器动态特性的传递函数,并对不同组态模式下的热式传感器在微小流量下的测量性能进行了仿真分析和实验,获得了有益的结果。

航天用SRAM型FPGA定时刷新控制电路应用研究

为解决SRAM型FPGA在空间环境应用中单粒子翻转的问题,提出一种基于我国自主研制的定时刷新芯片(BSV2)的硬件设计方法。介绍了定时刷新器件BSV2及其基本刷新原理,同时以XC2V3000为例设计了刷新器件的典型应用电路,并对刷新的时序及有效性进行了测试验证。测试结果表明,定时刷新器件可以有效修复SRAM型FPGA的单粒子翻转及单粒子翻转造成的功能中断,提高了产品的可靠性。

钢渣骨料体积安定性问题的探讨

钢渣以集料形式在混凝土中的误用导致的膨胀破坏和钢渣集料的安定性相关,钢渣骨料的安定性和钢渣粉的安定性相比更为复杂;钢渣中的β-C2S向γ-C2S的转化,fCaO的水化膨胀,以及单质铁的锈蚀是导致钢渣颗粒不均匀膨胀,是产生破坏应力而致使混凝土崩解的三个来源;钢渣的安定性问题受自身特征与外界因素的影响较多,难以定量准确预测其安定期,因此其带来的隐患深远严重且难以预测;目前钢渣的安定性措施对钢渣粉有改善作用,但不可彻底消除钢渣集料的安定性问题,钢渣不得用于密实的刚性材料的集料,可作于铺装材料、柔性或多孔的材料。

空间站悬浮电位监测与控制系统及地面试验验证

我国空间站采用100 V高压电池阵,在空间等离子体环境中,空间站将会产生太阳电池阵工作电压90%左右的结构电位,在低轨运行时,空间站结构电位会达到90 V,此电位在航天员出舱时会危及航天员生命,为此研制了空间站主动电位控制系统,用于将空间站结构电位由100 V控制到37 V内,保证航天员安全出舱。为了真实模拟主动电位控制系统在轨工况,通过电推进系统实现地面供气及调压,主动电位控制系统进行电位监测和控制。在地面真空环境中建立等效实验方法,模拟舱体100 V带电及主动电位控制系统放电工况,开展了主动电位控制系统与电推进系统的全系统地面联试。对试验情况进行了描述和总结,验证了主动电位控制系统在轨控制效果,结果表明,主动电位控制系统和电推进系统工作时,可将悬浮电位控制到-16.7 V,满足航天员出舱要求。

一种小流量旋涡泵的汽蚀性能试验研究

对一种小流量旋涡泵的汽蚀性能进行了理论分析及试验研究。在试验中利用了LabV IE W软件进行数据的实时采集、存储,并用Access及Excel进行数据的记录处理,使用了精度较高的传感器并进行软件及硬件滤波,以克服流体脉动及随机因素造成的误差,使试验精度提高。提供了一份小流量旋涡泵汽蚀试验数据,可为小流量旋涡泵汽蚀性能的研究提供参考。

基于小波分析的电磁阀在轨实时诊断

电磁阀作为航天器主动电位控制系统储供气单元的核心部件,控制气体的截止和流通。电磁阀工作状态直接影响整个系统的有效性与可靠性,因此电磁阀故障在轨实时诊断非常必要。本文提出了一种基于小波分析的电磁阀在轨实时诊断技术,通过小波分解与功率谱分析确定电磁阀故障敏感频率带;设计了适合的滤波器,用以提取有效信息。通过对有效信息的处理分析,达到电磁阀开关故障状态在轨实时诊断的目的。该方法可实现不同型号电磁阀的快速有效故障诊断,提高系统的可靠性与可维修性。

砌体结构加层改造中墙体承载力计算方法探讨

在旧房上直接加层时常因荷载增大,旧墙承载能力不足,需用加大截面法对旧墙进行加固。目前对加固墙体仍沿用新建房屋结构设计概念进行计算,事实上加固后结构与原结构有着本质的差异,加层前旧墙已先受力,加层后加固墙体中的旧墙部分又第二次受力,而加大截面的新墙部分才第一次受力。因此,在加固墙体中新旧两部分截面存在着应变滞后和应力超前问题。采用新建房屋普通结构的计算方法可能造成原结构与后加部分先后破坏的各个击破现象,不能保证加层房屋的使用安全。这是当前房屋加层设计中的一个重要问题,急待解决。

骨料嵌锁型水泥-磷石膏基层材料的浸出毒性与环境影响研究

为了促进磷石膏的综合利用,定量评估磷石膏基层的环境影响。通过磷石膏部分取代细集料制备了一种骨料嵌锁型水泥-磷石膏稳定碎石路面基层材料,其浸出毒性进行研究,对该路面基层试验路段的淋溶液进行了环境影响分析。结果表明,骨料嵌锁型水泥-磷石膏基层可减少20%水泥用量,清洗、固化后的磷石膏浸出毒性更低,制备的路面基层材料的重金属离子浸出毒性也满足建筑材料的要求,在贵州省某二级路试验段边沟雨水的Cr^(6+)的浓度为0.011 mg/L,其它的重金属含量全部低于0.002 mg/L,除总磷含量之外,符合IV级地表水标准,在边沟雨水的稀释下不会对环境造成污染。

星载放电脉冲监测仪设计

为了监测航天器发生充放电效应期间释放的电磁脉冲,设计了一种星载放电脉冲监测仪。该监测仪以单极子天线为传感器,电控箱为数据采集和处理单元。给出了单极子天线结构尺寸和阻抗匹配网络的设计参数,以及电控箱软硬件的设计方案,并采用压电陶瓷装置放电产生的电磁脉冲作为输入对监测仪整机进行了测试。测试结果表明,该监测仪可实现放电脉冲的实时准确监测,获取的数据可为充放电效应的仿真评估和防护提供支持。