航天器空间环境模拟器热沉热均匀性分析

通过建立传热数学模型以及求解,给出了空间环境模拟器中热沉热均匀性优化的结果。和其他以肋片为基础的辐射器不同,空间模拟器热沉主要是要尽可能的提高其热均匀性。因此,通过改变热沉的几何参数(热沉肋片长度、肋片厚度和液氮管半径)以及物理参数(液氮流速),进行了详尽的热沉热均匀性分析。在分析中发现,随着热沉肋片厚度的增加和长度的减小,以及流管内流速的增大,其热均匀性都有提高,但是热沉支管半径变化对热沉均匀性的影响并没有肋片长度和厚度以及液氮流速的影响那么明显。最后,根据数值计算结果给出了热沉优化设计参数取值范围和参考意见。

航天器空间环境模拟器中的等离子体分布规律

低轨道航天器的空间等离子体环境主要为低温、低密度、均匀等离子体,本文详细叙述了低轨道空间等离子体的特点,为了准确校准Langmuir(朗缪尔)探针,对空间模拟装置内等离子体的参数分布进行了详细的实验和数据分析,得到了电子密度、电子温度、空间电位、悬浮电位、德拜长度的分布规律,得出校准装置中心200 mm以内为稳定的等离子体,从而在安装位置上有助于更好地对探针校准。

真空系统的设计

清洁、大抽速真空系统是现代空间环模设备中必不可少的组成部分之一。文章详细的介绍了中国大型空间环模器 KM6真空系统的组成及各个组成部分的设计思路、方法。内容涉及真空获得、真空测量、检漏、选泵、配泵、流导计算等。

航天器空间环境协和效应研究

对空间多因素环境协和效应及研究必要性进行了梳理和分析;从航天器舱外、舱内环境两个方面,对不同空间环境因素间的协和效应,如带电粒子与太阳电磁辐射、原子氧与紫外、原子氧与空间碎片、空间碎片诱导放电及空间环境诱导污染效应等进行了论述;提出了系统开展空间多因素环境协和效应机理、模拟技术、试验方法、仿真及预示技术研究的建议。

载人舱不锈钢-铜热沉的设计

热沉不但具备模拟宇宙的“冷黑”环境功能 ,而且还相当于一个辐射换热器和抽气泵 ,由此引出热沉材料的选择原则。文章详细介绍了不锈钢 -铜热沉的设计和测试结果 ,说明了不锈钢

热沉设计技术

在大型空间环境模拟器 KM6中 ,热沉是该设备中的重要分系统之一。文章介绍了热沉的材料选择、结构布置、壁板形式。

飞船环境控制与生命保障系统

环境控制与生命保障系统是飞船上十分复杂和相当重要的分系统 ,是实现载人航天必须要突破的一项关键技术。本文着重论述了系统的功能任务、技术要求及系统的主要技术 ,对系统的试验验证工作也进行了讨论。

大型空间环境模拟设备真空容器可靠性优化设计

为了解决大型空间环境模拟设备真空容器的传统设计方法效率低,且无法进行可靠性分析等问题,将可靠性设计及优化设计方法相结合,给出了真空容器可靠性指数的定义并建立了真空容器可靠性优化数学模型。进而,基于该模型及序列二次规划算法开发了真空容器可靠性优化设计专用软件。最后,通过设计算例及有限元分析验证了数学模型的准确性和优化结果的可行性。与原始设计相比,可靠性优化设计在保证可靠度不低于99.999%的前提下,使结构质量减小了34.2%。

KM6载人航天器空间环境试验设备

KM6载人航天器空间环境试验设备是中国最大的一台空间环境模拟试验设备 ,是国际上五大典型空间环境试验设备之一。已建成的有 9个分系统 ,模拟室由三舱组合 ,主模拟室直径 1 2 m、高 2 2 .4m,极限真空度 4.5× 1 0 - 6Pa、热沉温度 1 0 0 K,主要性能达到国际先进水平。文章对其技术指标、系统组成、功能、特点进行了介绍 ,并给出了试验结果 ;

基于参数化设计方法的空间环境模拟器集成设计

目前常采用的空间环境模拟器设计模式是不同的分系统利用各自的三维造型软件构建产品的三维几何模型,然后导出到Auto CAD中进行二维的图纸表达。此种设计模式不利于开展协同设计,同时在不同设计软件转换时容易造成设计表达错误。此外,日益激烈的市场竞争,也对空间环境模拟器的快速响应设计提出了更高的要求。因此,根据空间环境模拟器设计流程分析以及设计过程的实际需求,针对容器、热沉、真空、氮流程等分系统设计特点,提出了空间环境模拟器集成设计平台方案;基于统一的数字化设计平台,开展各分系统的协同设计,从而提高产品设计的规范性和重用性,实现空间环境模拟器的数字化高效集成设计。

模拟卫星结构爆炸解体碎片分布特性

采用沙坑回收实验和理论分析相结合的方法,对铝薄壁圆柱模拟卫星结构爆炸解体碎片分布特性进行了研究。实验结果表明,卫星模拟结构爆炸解体行为显著受壁厚和剩余燃料量影响,壁厚越小或剩余燃料量越多,爆炸解体碎片越多,且碎片质量分布范围很广,从不足0.2 g颗粒到100 g以上不规则碎片。基于实验结果,结合带壳装药爆炸解体模型和卫星弱爆炸解体模型,建立了模拟卫星结构爆炸解体碎片总数分布分析模型和碎片质量分布分析模型,为卫星意外解体碎片分布特性的科学评估提供参考。

原子氧对航天器表面材料作用的数值模拟

对低地球轨道环境对航天器表面材料的影响和航天器表面材料的低地球轨道环境寿命评定方法进行了介绍；并对低地球轨道环境和地面试验环境下，有无保护涂层的聚酰亚胺所受冲蚀作用进行了成功的数值模拟，获得了具有工程应用价值的数值计算结果。该项工作对航天器的设计具有指导意义。

国内外空间综合环境模拟试验设备研究

阐述了航天器地面模拟试验的必要性,介绍了国内外主要空间综合环境模拟试验设备,并对试验设备主要技术指标进行了对比,为航天器地面模拟试验研究提供了必要保障。

空间机构运动行为模拟概念研究

空间机构在太空执行各种运动功能,面对复杂的空间环境,空间机构设计必须考虑微重力环境或重力及其释放问题,而研究空间环境效应,首先需要地面模拟试验的配合。目前,长时间地面微重力环境无法理想模拟,空间机构地面模拟研究因此受到了一定制约。为此,本文在分析重力对运动关节界面间隙及运动阻力影响的基础上,提出以运动行为模拟代替运动环境模拟、开展空间机构地面模拟研究的设想,并指出需要解决的主要科学技术问题,建议开发空间机构运动行为地面模拟试验平台技术、重视大型空间精密操控机构的重力及其释放问题研究。

航天器内环境模拟技术

在载人航天中,航天员的辐射危险性是必须受到重视的问题。航天器的内环境是一个复杂的复合场,受外部辐射场和屏蔽材料等多种因素的影响,单一的探测技术很难探测得到内部辐射场的性质特点,而且无法对辐射危害进行评估。文章从射线与物质相互作用的角度出发,对NASA所用航天器内环境的模拟技术进行了介绍,并介绍了根据我国国情已往开展的相关研究工作,包括在Geant4软件包的基础上,将射线与物质相互作用的处理方法进行扩展,开发新的软件,编制SRP(Space Radiation Protection)程序等。

大型真空容器结构设计中的有限元分析与应用

真空容器是大型空间环境模拟器的主体结构系统。文章在分析了真空容器系统结构及其设计方法的基础上,以某大型空间环境模拟器真空容器系统设计为例,探讨了有限元法在真空容器设计中的应用。工程实践表明,利用有限元法对大型空间环境模拟器容器系统进行分析设计,可以解决复杂载荷下的结构应力计算,优化真空容器的局部结构,提高容器系统可靠性和经济合理性。

微波ECR等离子体装置的性能研究

低轨道航天器的空间等离子体环境主要为低温、低密度、等离子体。文章详细叙述了等离子体对航天器的影响及其两个ECR微波等离子体校准装置的组成结构,并使用标准Langmuir探针对等离子体的参数进行实验测量和分析,得到了电子密度、电子温度、空间电位和悬浮电位等参数,满足了电子密度106～108个/cm3,电子温度1～10 eV等低轨道航天器的空间等离子体参数要求。

空间环境对航天器热设计影响分析

空间环境对航天器热设计技术、热控材料的选择、热设计的试验验证等都带来了重要的影响,在满足总体要求的情况下,必须考虑空间环境的影响因素。同时,发展对空间环境有较强适应能力的设计技术和热控材料的研究是今后需要认真考虑的问题。

西安典型街区风环境数值模拟及城市优化设计策略研究

城市街区空间形态与街区微气候要素耦合研究是改善城市空间微气候环境的前沿课题之一。论文选取西安典型街区进行空间形态解析,通过数值计算的途径提出高围合度和围合度两种建筑空间类型。利用Phoenics软件对街区空间进行风环境数值模拟。分别在两种围合度的地段内选取关键点进行风环境数值实测,并与计算机模拟数值进行相互验证。通过解析街区不同空间围合度产生不同的风环境效应,探索街区风环境与空间形态的内在关联性规律,并以此为基础提出优化街区风环境的城市设计策略。

真空羽流试验设备的负压液氮系统设计

真空羽流试验设备用于发动机真空羽流效应试验研究,同时兼顾卫星等热真空试验,对液氮系统有特殊要求。针对低至70 K液氮温度需求,设计一种全新的负压液氮系统,即利用液氮在负压下具有比常压液氮更低的饱和温度,来获得比常压液氮系统更低的液氮温度。该负压液氮系统主要由液氮输送子系统、常压过冷器子系统、负压抽气子系统、液氮泵子系统、热沉子系统及排放子系统组成,其中常压过冷器子系统和负压抽气子系统构成"负压过冷器",具有常压过冷器功能,供液温度可调,可为热沉提供70~77 K液氮制冷,满足发动机羽流及卫星热真空试验需求。