光学遥感器薄膜加热片阻值计算及应用

论述了航天用薄膜加热器的工作原理,推导和总结了同一加热区内三种不同串、并联关系的薄膜加热片单位面积阻值的通用计算公式。最后通过实例验证了该公式的正确性。对于具有复杂加热区的空间光学遥感器,依据该公式可以方便快捷地设计出各种串、并联关系的薄膜加热器。     

地磁坐标系下变姿态空间相机的外热流计算

为了提供准确的空间相机外热流数据,提出一种在地磁坐标系下进行频繁姿态变换的空间相机瞬态外热流计算方法。首先,确定了在J2000坐标系下太阳地球的相对位置及太阳辐照强度;其次,计算相机不同位置的地磁纬度,并采用二分法得到相机在轨运行时进出高磁纬地区(|L|60)的轨道时间;然后,依据其地磁纬度,确定相机不同时刻下的在轨姿态。最后,采用蒙特卡洛法(MCM)计算相机的各环境映射面的轨道视角系数,进而得出整轨周期内各环境映射面接受的瞬时外热流。此方法与IDEAS/TMG软件的外热流结果能够较好的吻合。与姿态稳定的相机相比,空间相机姿态频繁变化会导致外热流数值的明显波动。尤其是入光口所在的+Z面,其波动范围为0~1 245.4 W/m2。     

多维微振动模拟器的设计及测试

为模拟卫星、空间站等空间平台的微振动,设计了一种基于Gough-Stewart构型的多维微振动模拟器。首先,介绍了多微振动模拟器的结构设计,并利用牛顿-欧拉法对模拟器进行建模,该模型考虑了负载和上平台的质心与随体坐标原点不重合的情况,结合虚功原理推导出固有频率及其主振型的数学解析式。然后,分别使用有限元法及解析法对微振动模拟器进行了模态分析,得到模拟器的前六阶固有频率,其理论分析值与仿真结果之间的最大误差为4.17%。最后,研制出一套微振动模拟器的原理样机,并对其结构特性进行了测试。实验结果表明:该模拟器的有效工作频率可达100 Hz,能够满足微振动实验需求。     

融合通用形变模型信息的面部三维重建

基于图像对的立体重建是用于获取人脸三维信息的通用方法,但根据图像数据和重建算法所得到的三维重建结果存在各种误差,本文对通用形变模型进行改进并与三维立体重建融合以得到更精确的重建结果。首先使用Max-Margin对象检测算法来获取面部边界框,其中回归树集合法能直接从像素强度的稀疏子集识别面部特征点。然后通过PCA颜色模型生成形状和颜色的三维面部统计模型,利用ISOMAP算法将三维网格转换为二维表面并提取纹理信息,得到面部模型。最后在源网格上进行两步非刚性表面配准的变形过程:先通过对源网格进行二次采样来选择少量网格点来表示源的全局变化,并选取径向基函数(RBF)进行非刚性全局变形;再对源顶点进行Procrustes分析获得非刚性变换,再通过加权方案来进行k-近邻变换,得到平滑的局部变形。将单图像重建的面部模型,立体重建的面部模型和本文的面部变形模型与高质量扫描云图进行对齐比较,得到面部变形模型的3个RMS值分别为2.795 2,2.102 8和2.153 4,相比于其他模型,面部变形模型更接近高质量扫描云图,即与原图像一致性更高,误差更小。面部变形模型的定性和定量分析表明,立体重建与人脸一般形状信息的组合在几何信息的表达上优于基于通用模型的单个图像重建以及未考虑通用模型的立体重建。     

空间相机遮光罩的低功耗热设计

空间相机遮光罩的温度波动直接影响附近光学元件的温度波动,而光学元件的热变形将导致光学成像质量的下降。针对一种高分辨率空间相机的遮光罩,提出了几种不同的热控方案并进行了比对分析。首先,介绍了空间相机遮光罩的一般热控措施及效果并分析了影响空间相机遮光罩温度波动的外热流及传导热阻;然后通过仿真分析得到了三种不同热控方案下的温度数据及主动加热功耗数据,经过比对分析后选用了主动加热功耗少、温度波动范围小的热设计方案。最后,通过热平衡试验及在轨数据验证了选用方案的有效性。空间相机遮光罩的在轨温度范围为4.8~9.2℃,次镜温度范围为17.8~17.9℃,与仿真分析结果一致性良好,热设计合理有效,满足任务需求。     

超光谱成像仪指向反射镜热光学特性分析

超光谱成像仪是“图谱合一“的光学遥感器,其指向反射镜位于超光谱成像仪最前端,尺寸大、热流复杂、容易受到热影响。指向反射镜的热光学特性反映指向反射镜的热适应性和热尺寸稳定性,是结构设计人员以及热设计人员关注的重要性能。鉴于此,分析了指向反射镜的工作环境,论述了指向反射镜热光学特性研究内容及技术路线。针对实例利用有限元方法和理论公式进行了热光学分析,比较了两种描述指向反射镜热光学特性的方法。结果表明:对于指向反射镜,与基于温差的描述相比,基于热功率的描述更加真实地反映指向镜的热适应性和热尺寸稳定性。     

幂函数正弦柔性铰链设计与分析

提出了一种新型幂函数正弦柔性铰链,利用卡氏第二定理推导了柔性铰链的柔度与转动精度计算公式,并取不同参数值对柔度和转动精度进行了有限元仿真分析和理论值计算,相对误差在10%以内,验证了计算公式的正确性;分析了柔性铰链的曲线方程参数对铰链性能的影响。结果表明,最小厚度对柔性铰链的性能影响最大。此外,将椭圆、双曲线与新型铰链进行了对比。结果表明,椭圆柔性铰链的柔度最大,但是转动精度最小;双曲线柔性铰链的转动精度最大,但是柔度最小。通过引入柔度精度比β,分析对比得知,在相同L的情况下,改变d,幂函数正弦柔性铰链的β值分别比椭圆和双曲线柔性铰链平均提高了2.68倍和1.237倍;在相同d的情况下,改变L,幂函数正弦柔性铰链的β值分别比椭圆和双曲线柔性铰链平均提高了2.60倍和1.18倍。表明幂函数正弦柔性铰链的综合性能更有优势。     

热管理技术在紫外成像光谱仪热控制中的应用

研究了紫外成像光谱仪热控制的特点,指出采用常规热设计理念对紫外成像光谱仪散热容易造成散热面面积大、主动加热功耗高等问题。基于热管理技术,提出采用统一收集和综合管理仪器热源产生热量的方法来解决紫外成像光谱仪的热控制问题。对紫外成像光谱仪的热设计验证试验表明:低温工况下整机平均温度变化为18～20℃,最大轴向温差变化为1.0～2.4℃;高温工况下整机平均温度变化为18～24.5℃,最大轴向温差变化为1.2～3.3℃;均满足热控指标要求。结果显示:采用热管理技术综合收集和管理热量能够提高能量利用率、有效降低热控系统规模。提出的方法对其它空间光学遥感器的热控制具有一定参考意义。     

塑料挤出模头口模成型段长度的确定

本文依据塑性流体流变学理论，推导出塑料挤出模头口模成型段长度（Ｌ）的理论计算公式，总结了确定长度的几种方法：经验法、计算法（手算和计算机算法），重点讨论了计算机辅助算法，为ＣＡＤ技术提供了一个有效的途径。     

吸振器底座对减振效果的影响研究

吸振器用于柔性结构的振动控制时,其底座的影响将不可忽略。为进一步了解底座影响的程度和特点,开展了相关研究。通过子结构导纳综合法建立了柔性主系统和有底座吸振器耦合的动力学模型,以系统中的净功率流和振幅为考核指标,进行了仿真研究。重点考察了底座安装位置、尺寸、质量以及底座安装点个数对减振效果的影响。研究结果表明:通过合理优化底座参数,能够有效拓展吸振器的减振带宽,进一步改善吸振器减振效果。