基于模型的载人航天工程需求分析方法

基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)能够提升复杂工程的总体设计能力和设计效率,在工程领域得到了广泛应用,但在载人航天工程领域尚处于起步阶段。在载人航天任务方案论证与方案设计阶段,为了规范基于模型的需求分析与系统设计工作,提出了任务需求分析的初步工作方法和流程。基于MBSE方法论和载人航天工程特点,提出了开展任务需求分析、能力需求分析、系统架构设计、系统需求分析、仿真验证、需求发布6个步骤,并以美国阿尔特弥斯计划为案例,详述了需求分析的流程。为后续开发覆盖载人航天全任务周期的数字化设计和技术管理流程奠定了基础。

载人航天工程数据管理现状研究与启示

当前中国载人航天工程已全面进入空间站阶段,工程各大系统间的数据共享共用、科学与应用数据的推广利用、航天新技术试验与验证,以及重大科技与科学成果转化等现实需求,要求实现载人航天工程数据的长期、安全、可靠、有序、高效的存储与管理,面向工程各大系统用户、科学用户及公众用户提供便捷、安全的数据共享与服务。分析了国际空间站项目和NASA及ESA的数据管理现状,研究了中国载人航天工程数据管理的需求、目标和对象、现状、标准规范制定等内容,并开展了国内外比较与分析,提出了载人航天工程数据管理的启示和方案建议,助力推动工程数据管理工作创新发展。

增材制造技术在载人航天工程中的应用与展望

近年来,增材制造技术在载人航天工程中的应用迅速发展。对熔融沉积成型技术、激光选区熔化技术、线材电弧增材制造技术、热喷涂增材技术、月壤增材制造技术等用于载人航天工程的增材制造技术及这些技术的应用领域进行了总结。对增材制造技术在在轨制造飞行器替换件、制造大型桁架等难以在地面制造或发射的部件、制造飞行器复杂部件等应用领域进行了总结。提出未来载人航天工程技术的增材制造中应发展适合载人航天工程的材料体系,应研究微重力环境下的增材制造技术,同时未来还应发展相关工艺。

混合式教学在军校《大学物理》中的实践与探究——以航天工程大学为例

大学物理课程是该校本科各专业的必修基础课,课程与现代科技进步、社会发展以及军事应用联系紧密。针对传统教学模式中存在的问题,提出了基于雨课堂的线上线下混合式教学模式。采用课前预习、课中串讲、课后练习的高效结合模式,极大提高了学生的课堂参与度和学习积极性,为培育一流航天人才的科学素养、探索精神和创新意识,从事专业理论和技术工作奠定必备基础。

流固耦合动力学与航天工程中的流-固-控耦合问题

流固耦合动力学是目前一般力学领域的重要研究内容,在航天工程中,流固耦合问题更有其特殊的重要性。本文较系统地介绍了流固耦合动力学的研究内容及研究方法,并详细地综述了航天工程中与流体有关的耦合动力学问题的研究进展,最后指出了流体-航天器耦合动力学的非线性特征。

航天工程多态全息模型及应用

以我国航天工程研制特点和数字化需求为出发点,构建涵盖航天工程全周期、全系统的数据体系,提出航天工程多态全息模型的概念及具体组成,实现了包含全要素信息的完整产品数字化定义;构建航天工程全生命周期模型体系,体系化地表达了多态全息模型在任务层、系统层和功能层随时间的动态演化过程,以及相互耦合关系;开发了多态全息模型集成系统,并在典型的航天型号中开展了实践,初步形成了架构驱动的协同研制模式和数据驱动的产品状态管理模式,提升了研制效率效益,为其他领域复杂系统工程的应用提供了参考。

载人航天工程的后续目标与航天医学工程的研究方向

以载人航天为任务背景的航天医学工程学科在中国载人航天工程中发挥了重要的作用并得到了迅速发展。在此基础上 ,根据工程后续的 3个目标 :1 )突破航天员出舱活动技术 ,验证航天员的舱外作业能力 ;2 )突破飞船与空间目标飞行器的交会对接技术 ;3)建立一定规模的空间实验室 ,著者提出了航天医学工程研究在航天员选拔训练 ,工程设计的医学、工效学要求与评价 ,航天员医监医保与航天医学研究 ,航天器环境控制与生命保障技术研究 ,出舱活动与交会对接的相关技术研究和训练与试验模拟技术研究等领域的研究方向和重点。

载人航天工程软件工程化技术标准若干技术探讨

根据载人航天软件系统的新要求、新特点,针对载人航天工程软件工程化技术标准,从工程应用角度探讨软件系统设计、软件系统验证、软件安全性等技术问题,为标准的执行和进一步完善提供参考。

基于生产情景再现的飞行器制造工程专业生产实习改革实践——以贵州理工学院航空航天工程学院为例

为了提高飞行器制造工程专业生产实习教学效果,文章以贵州理工学院航空航天工程学院为例,首先分析了飞行器制造工程专业生产实习现状,然后论述了基于生产情景再现的飞行器制造工程专业生产实习改革实践。

二级学院开展迎接合格评估教师模拟访谈工作探析——以贵州理工学院航空航天工程学院为例

普通高等学校本科教学工作水平评估是对新建高校教学工作的全面检验。以贵州理工学院航空航天工程学院为背景,介绍了在迎评促建工作中的教师模拟访谈工作,主要包括三个环节:评估知识学习、专家模拟访谈和评估知识测试。三个环节穿插进行、相互促进、相互补充、整体统一。通过教师模拟访谈工作,二级学院的全体教职工重视合格评估的认识进一步加深,聚焦教学的主动性进一步提高,崇尚教学的文化氛围进一步形成。

注重基础、立足工程、强化实践、融入模拟、激励创新——材料力学教学改革探索

材料力学是机械类、土木类和力学类等工科类专业的核心课程,课程秉承“强基础、重实践、融模拟、促创新”的理念;构建“融工程、融前沿、融思政”的教学资源与内容,夯实学生的力学理论知识,培养学生利用力学理论解决实际工程问题的能力,同时帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观和职业观;将抽象的力学概念与三阶递进的课程实践融会贯通,培养学生的动手实践能力、探索精神和创新能力;将数值模拟技术引入课堂,初步培养学生利用数值模拟软件解决力学问题的能力。建立以传授知识为中心,以解决工程问题为导向,以创新实践为特点,以数值模拟软件为工具,以立德树人为根本的课堂。

材料成型及控制工程专业实践教学改革探索——以“生产实习”课程为例

新工业革命势必对高等教育尤其是工程教育产生变革性影响。“新工业革命4.0”背景下,工程人才培养应符合科技创新和智能时代需求,适应未来新工业挑战。以材料成型及控制工程专业作为工程学科典型代表,探索新工业革命技术创新要素与材料成型及控制工程专业实践教学结合点,更新符合新工业革命要求的教学内容及知识体系,在信息化、智能化和知识碎片化的时代背景下,提出材料成型及控制工程专业实践教学改革的方式方法,包括打造实验平台、建立稳定的校外实习基地、促进教学环境智能化、鼓励团队学习法等,以期为我国高等工程教育及人才培养提供借鉴。

航天器入轨状态与偏差传播分析

本文研究了航天器入轨状态和入轨偏差传播问题。推导了火箭熄火时的入轨速度平方比率及速度仰角与主要轨道参数之间的关系,从而分析航天器的入轨状态。建立了航天器转移轨道的偏差传播矩阵,得到入轨偏差对转移轨道的影响。将本文的偏差传播分析方法与传统轨道误差分析方法进行对比以验证本文方法的正确性。最后,通过仿真算例分析了航天器入轨状态和入轨偏差对转移轨道的影响。

航天任务分析与设计工业软件发展战略分析

航天工业设计软件是我国航天事业当前亟需重点攻克的“卡脖子”技术领域。航天任务分析与设计软件是航天任务全寿命周期的关键软件,是航天工业设计软件体系中主根系软件。本文首先对其中最具代表性的软件产品——美国STK的发展历程、主要功能特点进行总结剖析;在此基础上从模型算法创新、软件协作开发和数字化发展趋势等方面概括STK的发展启示;进一步通过该类软件的特点分析,结合探索实践历程,对国产软件替代的可行性进行分析研判;最后提出了我国自主软件的发展思考和对策建议,包含软件研发模式、软件推广与应用、国家政策支持等方面。

中国空间站入选“2023全球十大工程成就”

由中国工程院院刊Engineering评选的“2023全球十大工程成就”在京发布,中国空间站入选。中国空间站已于2022年底全面建成,工程随即转入应用与发展阶段,全面实现了载人航天工程“三步走”发展战略目标。目前,国家太空实验室已正式运行,空间应用有序展开、成果频现。“2023全球十大工程成就”包括:ChatGPT、中国空间站、百亿亿次超级计算机、白鹤滩水电站.

商业航天在太空安全中的应用研究

本文研究分析了商业航天的基本概念和发展历程,并在系统梳理太空安全对商业航天战略需求的基础上,总结了商业航天在太空安全中的发展与应用现状,最后提出思考建议。

新工科背景下提高教学类仪器设备利用率的探索与实践——以吉林大学工程训练中心为例

实践教学能够帮助学生巩固理论知识、提高实践创新能力、培养劳动精神,在新工科背景下卓越工程师的培养过程中发挥着重要作用。教学类仪器设备是实践教学的基础,提高其利用率、挖掘最大可用价值,是当前各高校亟待解决的问题。为探索更加贴合基层教学单位的仪器设备利用率提高路径,该文以某高校工程训练中心为例,从微、小、中、大型仪器设备的角度出发,通过课内改革打造共享空间、课外扩展建设共享平台,以及发挥社会服务协同作用的方法,达到强化仪器设备管理、推动实践教学改革、提升人才培养质量的目的。

天基航天装备维修链体系构建与维修策略研究

目前天基航天装备维修在我国乃至世界上都是一大难题,亟需改变传统的维修模式,构建天基航天装备维修链,以适应天基航天装备在轨布局与航天任务的发展需求。在分析在轨维修的必要性、可行性与维修特点的基础上,区分地面、低轨道、高轨道、深空4层空间高度,构建了以航天指挥控制中心、维修需求节点、维修保障节点和物资储供节点为关键节点的天基航天装备维修链体系架构,研究了三类重要轨道高度上基于维修链的天基航天装备维修策略,为提升天基航天装备维修保障能力,构建高效、敏捷、柔性的天基航天装备维修链提出了设计参考。

地球静止轨道航天器绕飞持续观测任务轨迹规划与控制

针对地球静止轨道(geosynchronous orbit,GEO)航天器的高清观测任务,成像卫星在连续小推力作用下接近GEO航天器,对GEO航天器自然绕飞并以有利的光照条件对其持续观测。针对Clohessy-Wiltshire(CW)方程的偏差问题,通过修正非球形摄动和重力加速度二次长期项偏差对CW方程进行改进,补偿非线性偏差的长期项和主要的摄动项。在轨迹规划问题上,计算绕飞轨迹的初始相位角区间,以保证成像卫星在整个绕飞任务中都能够以良好的观测角观测GEO航天器。基于CW方程和改进的CW方程对成像卫星接近和绕飞GEO航天器全过程进行仿真,基于CW方程的仿真没有达到预期目标;基于改进的CW方程的仿真达到预期目标,全过程所需施加的总速度增量仅为4.67 m/s,工程上具有很强的可行性。

美军航天指挥控制系统发展现状

航天指挥控制系统是美军航天指挥的核心和枢纽。系统梳理了美军航天指挥控制系统早期发展、能力升级、实战转型、体系集成的发展脉络,结合60余年来美军各阶段的历史任务,总结美军航天指挥控制系统的主要特点,深入分析美军航天控制系统的关键技术,研判系统未来的发展趋势。可以为相关指挥控制系统的研究提供新方法和新思路。