Preparation and Properties of Smart Thermal Control and Radiation Protection Materials for Multi-functional Structure of Small Spacecraft

Considering the unique properties of small spacecraft,such as light weight,low power-consumption and high heat flux density,a new kind of lightweight boron carbide(B 4 C) radiation-protection coating material was proposed.New techniques for preparing LSMO thermal control coating and B 4 C radiation-protection coating were developed.The sample piece of multi-functional structure was manufactured by using the proposed materials,and a series of performance tests,such as thermal control and radiation-protection behaviors were evaluated.Test results show that:the emissivity of the multi-functional structure varies from 0.42 to 0.86 at 240 K to 353 K and the phase transition temperature is about 260 K.The electron radiation-protection ability of the multi-functional structure is 3.3 times better than that of Al material.The performance index of this multi-functional structure can meet the requirements for space application in on-board electronic equipment.     

论载人航天国际法律制度的完善

目前,国际上关于载人航天器的法律规定主要涉及登记、损害赔偿以及营救等方面的内容,但随着载人航天的发展以及载人航天器的商业化运用,公约对"空间物体"的定义已无法涵盖载人航天器特征,对载人航天器的营救对象的规定过于单一,对载人航天器的登记信息不够明确,关于太空刑事犯罪的立法也是空白.针对此认为,应进一步明确空间物体与载人航天器的关系、扩大解释宇航员范围、完善载人航天信息登记制度、制定打击威胁外空安全刑事犯罪的国际公约.     

基于 CPCI 模块的无人航天器软件重构技术

针对传统无人航天器软件重构技术耗时过长和重构性能较差的问题,提出基于 CPCI 模块的无人航天器软件重构技术.调用 CPCI 模块内总线的所有接口控制模块动态加载的顺序,实现 CPCI 模块的动态加载;利用 VI 程序配置和 FPGAVI 子程序配置,完成无人航天器上位机的标定开发,通过 FPGA 配置时序执行点火、喷火、驱动和熄火等重要指令.集成多个 AD 采集板,完成软件烧写程序,启动 CPCI 模块内的各个接口,完成模块动态配置,实现软件重构.实验结果表明,基于 CPCI 模块动态加载的无人航天器软件重构技术的重构耗时短,运行有效功率较高,电机转速稳定.     

基于数字孪生的航天器装配质量监控与预测技术

鉴于航天器装配过程中不确定因素多,无法准确有效地预测和评估航天器的实际性能,装配过程中因进行大量复杂的性能试验来验证产品性能指标的符合性而极大影响了装配效率,提出一种基于数字孪生的航天器装配质量在线监控与预测方法。分析了航天器装配执行层面总体流程的特点,在此基础上给出面向航天器装配质量的数字孪生建模方法,以及面向数字孪生构建的产品监控与数据管理方法,最后提出一种基于灰度关联的装配过程质量综合预测方法,可用于航天器装配质量预测。以空间站某泵组件产品为实例,验证了所提方法的正确性。     

光纤光栅与增量极限学习机的航天器结构重构

为了解决航天器板状结构变形的监测问题,建立了结构应变检测与形变重构系统,提出了一种基于准分布式光纤光栅传感器网络和改进型增量式极限学习机相结合的结构形变重构方法.采用光纤光栅应变传感技术,搭建了四边固支平板结构应变检测与形变重构装置,每条通道由12个传感器按照四行三列等距离分布组成,并采用完全粘贴方式提高测量的准确度与稳定性.设计了基于增量式极限学习机的结构形变预测模型,经过训练,该模型能够有效的预测结构变形位移量,结合三次样条插值法,实现了变形曲面的三维重构.采用平均绝对误差以及均方根误差两个精度指标对重构方法进行评价,实验结果表明,该检测装置及形变重构方法在不同的变形状态下的平均绝对误差小于0.05 mm,均方根误差小于0.005 mm,满足航天器结构的形变监测需求.     

固态功率控制器国内外发展现状

航天器的全电化发展对其配电系统提出了更高的要求.固态功率控制器(SSPC)作为集继电器转换功能和断路器保护功能于一体的新型配电与保护执行器件,具有集成化、智能化等诸多优点,是未来航天器用配电器件的必然发展趋势.介绍了SSPC的工作原理,分析了国内外SSPC的发展现状,并对其未来技术发展趋势进行了展望.     

地球同步轨道环境下外露介质深层带电仿真分析

空间高能带电粒子可导致航天器外露介质深层带电,从而对航天器的可靠运行带来潜在威胁。为了考察介质起电规律和最终评估深层带电危害,基于电荷守恒定律,建立了介质深层带电的数学模型,并通过数值求解,实现了对外露介质深层带电的时域3维仿真分析。该模型综合考虑了介质电导率受辐射剂量率、强电场和温度的影响。对典型的天线支撑介质结构进行仿真,结果表明:地球同步轨道环境下外露介质面临着严重的深层带电与介质击穿放电威胁,环境温度是影响外露介质内带电的关键因素。天线支撑结构的局部数10 MV/m以上强电场和10 KV以上高电压,很可能成为航天器表面放电或关键部位功能失常的诱导因素。     

卫星推进系统泄漏故障原因分析与控制措施

在卫星推进系统失效的原因中,泄漏故障占有很大的比重。卫星推进系统一旦发生泄漏故障,会降低系统可靠性,缩短卫星寿命,严重时会影响任务的完成和人员的安全。通过对推进系统泄漏故障的原因进行分析,提出了有针对性的预防和控制措施。介绍了推进系统地面和在轨泄漏故障的识别方法及相应的解决措施。     

航天器舱内设备热布局优化及仿真

针对航天器舱内安装板上设备控温需求,提出利用有约束条件下离散系统最优控制问题的数学模型,借助有限差分软件Thermal Desktop,并进行二次开发对安装板厚度和设备布局方案进行自动寻优仿真,通过计算安装板厚度、设备布局位置对设备温度的影响,得到满足设备温度、安装板质量等参数综合最优的设备布局方案,不仅节省了航天器上热控系统资源,同时较大程度地提高了可靠性。     

中小型航天器爆炸螺栓解锁冲击响应特性

爆炸螺栓在中小型航天器分离中有着广泛应用,在解锁过程中会产生高频、强瞬态冲击波,对航天器内部搭载设备形成冲击,因此爆炸螺栓解锁引起的航天器冲击响应是航天工程中必须考虑的问题.基于有限元分析软件Abaqus,采用耦合欧拉-拉格朗日算法建立爆炸螺栓三维流体与固体耦合模型,对爆炸过程进行计算.通过爆炸过程的计算结果,分析螺栓解锁过程中的冲击响应特性,并与试验数据对比验证爆炸螺栓模型的有效性.结果表明,爆炸螺栓解锁可分为爆炸和撞击两个过程,撞击过程产生的冲击响应较爆炸过程更剧烈,其加速度谱峰值约为爆炸过程的3倍.