2018 Vol. (1): 1-8| [摘要](75) | [PDF](126)创新与探索- 空间机械臂动力学特性的仿真分析研究
- 韩东宇;陈欢龙;余春华
- 在空间机器人系统应用于在轨服务、目标捕获的研究中,多自由度机械臂的动力学动特性分析是其主要困难。针对该问题,可运用D-H参数,构建坐标系统和矢量关系,搭建动力学数学模型,进行多刚体系统运动学和动力学建模的仿真研究分析,并运用SimMechanics做运动学等效和各关节的点到点的位姿解算,及动力学模拟,结合ADAMS做联合仿真对比分析。根据仿真结果,实时解算机械臂各关节以及末端抓捕工具的位姿,并做轨迹规划,以验证真实空间机械臂操作的仿真程度,更好地服务于半物理实验平台。
- 2018 Vol. (1): 9-17
| [摘要](72) | [PDF](93)- 卫星载荷磁场优化计算方法研究
- 李恪;姚崇斌;徐红新;谢宝蓉
- 针对传统计算方法存在的计算复杂、计算成本高等不足,利用某处地磁场下卫星载荷的磁场测量数据,逆计算出卫星载荷的等效磁化率,再根据等效磁化率就可计算在不同磁化方向、不同地磁场大小下卫星载荷产生的感应磁场。根据均匀磁化卫星载荷的特点,将积分方程法中系数矩阵元素的体积分形式化为面积分形式,并消除积分计算的奇异性,建立基于单元表面积分的感应磁场计算模型,从而降低计算成本。最后,实验结果表明:磁场测量值和计算值吻合得较好,该算法的有效性和可行性得以验证。
- 2018 Vol. (1): 18-22
| [摘要](60) | [PDF](93)- 基于集成学习约束能量最小化的高光谱目标检测算法研究
- 张宁;赵睿;白郁;邹征夏;朱新忠;史振威
- 提出了一种基于集成学习约束能量最小化(E-CEM)的高光谱图像目标检测算法。传统的高光谱检测算法通常是基于约束最小二乘法或基于高斯先验下的假设检验算法获得,然而真实环境中捕获的高光谱数据通常具有很强的非线性及非高斯特性,此时传统算法通常难以获得满意的检测效果。虽然核方法一定程度上能使传统算法获得较强的非线性表达能力,但核方法本身极易受到核函数参数的选择而表现出性能不稳定的现象。E-CEM在传统的约束能量最小化算法的基础上结合集成学习思想,使其在提升非线性光谱表达能力的同时提升检测的稳定性和稳健性。仿真高光谱图像和真实高光谱图像的实验结果都表明所提方法提升了CEM算法及其他经典算法的检测性能。
- 2018 Vol. (1): 23-29
| [摘要](81) | [PDF](91)专业纵论- 基于卡尔曼滤波的抗电离层闪烁跟踪算法研究
- 夏俊;周必磊;宋涛;刘阳;岳富占
- 针对电离层闪烁可引起星载GPS接收机传统锁相环(PLL)跟踪环路测量误差增大从而降低接收机定位及测速精度的问题,引入自适应带宽环路,提出一种基于卡尔曼滤波的抗电离层闪烁载波跟踪环路,给出了卡尔曼滤波跟踪环路结构与建模过程,主要包括系统模型与观测模型的建模过程。采用AJ-Stanford电离层闪烁模型生成闪烁数据,仿真分析不同强度的幅度闪烁,比较基于卡尔曼滤波的跟踪环路与传统PLL跟踪环路的性能,卡尔曼环路的鉴相值标准差与载波相位误差均比传统PLL环路小。仿真结果表明:当幅度闪烁时,基于卡尔曼滤波的跟踪环路鲁棒性与跟踪精度均优于传统的PLL环路。
- 2018 Vol. (1): 30-35
| [摘要](49) | [PDF](65)- 倾斜轨道卫星极端外热流分析
- 张好;曹建光;王江;曾凡健
- 倾斜轨道卫星外热流变化复杂,使整星的热控系统设计难度增加。从卫星极端外热流的角度出发,建立倾斜圆轨道卫星外热流随光照角和太阳辐射强度变化的解析模型,理论与仿真的对比结果验证了计算模型的准确性。分析计算时间单位对解析模型准确性的影响,总结卫星轨道高度和轨道倾角不同时极端外热流的变化规律。结果表明:轨道倾角相同时,卫星极端最大外热流和最小外热流均随轨道高度增加逐渐减少;轨道高度相同时,卫星最大外热流随轨道倾角的增加逐渐增大然后平稳波动,而最小外热流随轨道倾角的增加几乎不变;到达极端外热流的时间是轨道倾角和高度的复杂函数,处于波动状态。分析倾斜轨道卫星外热流的变化规律,有助于快速找到相对轨道的极端外热流,节省仿真计算时间,为确定卫星极端工况提供帮助。
- 2018 Vol. (1): 36-42
| [摘要](42) | [PDF](94)- 构造折射星场方法用于星光折射导航仿真的研究
- 刘禹;陈浩;张丽敏
- 针对星光折射导航算法研究时星图模拟与匹配复杂的问题,提出一种构造折射星场的方法用于导航算法研究和评估。通过对星光折射几何关系的研究,得到一颗满足几何关系的折射星,再将它绕地心矢量方向旋转得到其他满足条件的折射星,构造折射高度均为25km的折射星场,解决了仿真研究时对星图的需求问题。建立带摄动的航天器运动方程,利用扩展卡尔曼滤波算法和构造出的星场进行导航仿真。仿真结果表明,观测到的折射星之间的角距接近于或小于星敏感器的精度时,无法进行星光折射导航;当观测到3颗星的持续时间大于等于0.8s时,该导航系统的三轴位置误差均小于139m,证实了构造折射星场方法的有效性。
- 2018 Vol. (1): 43-47
| [摘要](46) | [PDF](63)- 一种基于SGCMG的欠驱动姿态控制方法
- 刘美师;吴敬玉;王文妍;杨盛庆;谢任远
- 针对以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的卫星,提出分步设计控制律和操纵律来实现欠驱动姿态控制。用两个SGCMG进行三轴控制时,将控制系统分解为控制律设计和操纵律设计两部分,来实现角速度稳定和姿态角稳定。通过卫星姿态动力学方程和运动学方程,分别设计状态反馈控制器和反步法控制器;再进行SGCMG的操纵律设计。结合所设计的控制律和操纵律,能够实现基于SGCMG的欠驱动卫星姿态控制,数学仿真验证了该算法的有效性。
- 2018 Vol. (1): 48-53
| [摘要](34) | [PDF](49)- 空间轨道交会非线性优化方法研究
- 周新耀;陶勇鹏;曾亮;周亮
- 利用非线性规划方法研究了多脉冲最优轨道交会问题,考虑地球扁率J2摄动影响,建立普遍适用的空间飞行器数学模型。以迭代的方法确定空间预定交会点,在此基础上建立了用于求解多脉冲最优轨道交会的非线性规划模型,并对双脉冲固定时间交会轨道进行优化,得到了最优速度增量的大小、方向和作用时间,通过仿真与Lambert轨道规划方法进行比较,验证了此方法的有效性和优越性。
- 2018 Vol. (1): 54-58
| [摘要](42) | [PDF](71)工程实践- 基于热特性分析的几何与热复合的定位误差建模及补偿
- 冯文龙;南江红;杨建国
- 为减小机床的几何与热复合的定位误差,提出新的建模理论及补偿方法。分析丝杠受摩擦热源影响时的热膨胀,推导出丝杠瞬态温度数学表达式。对比介绍温升阶段丝杠冷却和冷却阶段丝杠再次温升时的丝杠瞬态温度计算方法。为解决丝杠温度不均匀分布的问题,细分丝杠,假定细分单元热均匀,并应用建立的丝杠瞬态温度数学表达式,对每个单元的温度进行求解。通过叠加各个单元的误差模型,可得到丝杠的综合误差模型。实验加工6个样件,用于验证模型的精度及误差补偿的有效性,结果表明补偿后样件的尺寸精度明显提高。
- 2018 Vol. (1): 59-67
| [摘要](35) | [PDF](71)- 卫星分布式光纤测温系统技术研究
- 吴侃侃;杨牧;陈议;陈德相;魏晓阳
- 针对大面积、轻质化、高精度、连续性的测温需求,介绍了基于拉曼散射和光时域反射技术的光纤测温原理。利用光纤散射信号沿光纤长度叠加的特点,提出了采用环绕式布线方式的卫星光纤测温系统设计,可以获取连续分布的温度场。受限于卫星资源,采用沿环绕光纤多点分布的铂电阻代替恒温槽。利用回路式双参考点设计进行在轨实时校准,消除卫星在轨复杂环境因素和光纤损耗的影响。分析结果表明:铂电阻测温误差引起的系统测量误差小于0.1℃,可以满足卫星使用要求。
- 2018 Vol. (1): 68-74
| [摘要](69) | [PDF](137)- 微米级Co/SiO2复合颗粒性能研究
- 袁勇;刘超;姜建堂;甄良
- 为避免Co颗粒高温氧化及团聚等问题,用Stober方法在微米Co颗粒表面包覆SiO2壳层、制备了Co/SiO2复合颗粒。用扫描电子显微镜、能谱仪对复合颗粒的组分结构进行表征,并用热重量分析法和矢量网络分析法评价了其高温氧化行为和电磁性能。分析表明:所制备的SiO2壳层均匀致密,厚度随包覆次数的增加而变大;SiO2壳层的存在抑制了Co颗粒的氧化,经7次包覆制备的复合颗粒其初始氧化温度达800℃。SiO2壳层达到一定厚度时可有效抑制团聚造成的涡流效应。用Co/SiO2颗粒、厚度2.89 mm的涂层在14 GHz可实现-15dB的吸收。研究为高温电磁吸波材料的研制提出了新的思路和方法。
- 2018 Vol. (1): 75-80
| [摘要](44) | [PDF](46)- 基于ESO的BTT飞行器多变量解耦控制方法研究
- 杜立夫;张瑞;赵志芳;闵勇
- 针对倾斜转弯(BTT)飞行器姿态控制系统的多变量耦合问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的多变量解耦控制方法。将BTT飞行器系统中的耦合视为扰动,利用ESO具有实时跟踪估计扰动能力的特点,将耦合扰动估计出来,通过补偿消除耦合的影响。利用极点配置的方法完成闭环状态反馈控制律设计,并通过数学仿真验证方法的正确性和有效性。
- 2018 Vol. (1): 81-86
| [摘要](39) | [PDF](59)战略发展与情报研究- 连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料研究进展
- 韩雨蔷;蔺春发;陈长江;常云鹏;姜风春;王振强;果春焕
- 综述了Ti3Al、TiAl及Al3Ti三种金属间化合物的特性、应用前景并重点阐述了各自力学性能上存在的不足。为了提高Ti-Al系金属间化合物的性能,提出了一种有效的复合机制,即引入连续陶瓷纤维增强体。介绍了连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的制备技术及研究进展,总结了不同制备方法存在的优缺点。对于复合材料,界面是其中重要的组成部分,详述了纤维与金属间化合物基体的界面反应热力学判据及反应机理等问题。提出了基于该类复合材料的一种新型纤维增强金属间化合物层状复合材料,论述了其研究进展、应用前景及目前存在的问题。最后结合连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的发展提出未来重点研究的几个方向,如纤维/基体界面改性、纤维排布等。
- 2018 Vol. (1): 87-96
| [摘要](52) | [PDF](62)产学研园地- 大口径红外光学系统方案设计
- 罗秦;钮新华;张冬冬
- 高分辨率空间红外相机的光学系统具有大口径和大相对孔径的特点,针对某高分辨率红外相机的设计需求,根据三级像差理论计算了同轴三反系统初始结构,设计了传统的同轴三反和同轴偏视场三反系统。通过同轴两反主光学系统和离轴三反后光学系统合理的光焦度分配,设计了组合式五反系统共三种光学系统。设计的系统工作波长8~10μm,焦距7 000mm,相对孔径1…2.29,线视场角±0.58°×0.03°。在综合分析成像性能和光学加工、检测及系统装调等技术的基础上选定组合式五反光学系统为最终方案。五反光路结构尺寸为3 500mm×3 050mm×3 050mm,主镜达到3m级别,考虑到单镜整体加工检验难度,采用18块边长750 mm的正六边形子镜进行合成孔径拼接,子孔径拼接后系统全视场内的调制传递函数大于0.4,系统各项性能满足了技术指标。
- 2018 Vol. (1): 97-103
| [摘要](38) | [PDF](62)- 利用反作用飞轮抑制太阳电池阵振动的原理和方法研究
- 陈必发;吕亮亮;彭福军;唐国安
- 以太阳能电池阵为例,针对空间飞行器柔性附件的振动抑制问题,提出利用飞轮变速产生的反作用力矩对柔性附件施加人工阻尼,实现加快振动衰减、降低振动响应的方法。在由模态坐标表示的太阳能电池阵振动模型的基础上,根据可测的电池阵根部弯矩建立并确定反作用飞轮旋转速度的振动控制策略,阐述其力学机理。该控制律关系简单,原理清晰。仿真验证具有实际尺寸结构的有限元模型,结果表明:采用约占电池阵质量2%的飞轮作动器可使振动衰减时间缩短2/3。
- 2018 Vol. (1): 104-109
| [摘要](69) | [PDF](84)- 基于RPC模型的星上遥感卫星影像快速正射纠正
- 晏杨;谢宝蓉;李欣;杨培庆;杨博
- 针对基于有理多项式系数(rational polynomial coefficients,RPC)的逐点法正射纠正计算量繁复、影像耗时过长,不能满足大数据量的卫星影像数据星上快速正射纠正的需要等问题,提出了基于像平面坐标的二维直接线性变换(DLT)光学遥感卫星影像星上快速正射纠正的方法。考虑到影像正射的精度和可靠性等需求,探究采用二维DLT进行影像正射的算法策略,并与逐点法正射纠正进行对比试验,在减小影像正射纠正的计算量、提高影像正射的速度和效率的情况下,尽可能保证正射的精度。试验结果表明:通过对比分析二维DLT的精度和效率,基于像平面坐标对应关系的二维DLT光学遥感卫星影像星上快速正射纠正理论及方法切实可行。
- 2018 Vol. (1): 110-116
| [摘要](32) | [PDF](60)- 超燃冲压发动机燃烧室内对流与辐射加热基于OpenFOAM的数值模拟
- 孙维佳;钟伟;王平阳;蔡健;Micheal.F.MODEST
- 为了考察对流和辐射传热对燃烧和流场以及壁面热流密度的影响,基于OpenFOAM平台,采用基于k-ω湍流模型的剪切应力输运(SST)模型,结合二维P1模型、随机欧拉解(SEF)法及k-distribution谱带模型计算燃烧室内燃烧、流动、燃气辐射和壁面对流及辐射热流密度。计算分为燃烧/流动与辐射解耦和耦合两种情况,前者的壁面辐射热流与文献解耦计算结果吻合较好,在此基础上考察耦合时热辐射对燃烧和流场参数及壁面热流的影响。结果表明:解耦条件下壁面最大辐射热流密度达55 W/cm2,辐射与对流热流密度之比达40%以上,但位置与最大辐射热流位置不一定相同,燃气最高温度与不考虑辐射时相比降低120K左右;在耦合计算中,燃气最高温降低近200K,燃气高温区面积增大而平均温度降幅较小。
- 2018 Vol. (1): 117-123
| [摘要](56) | [PDF](140)- 单组分微胶囊填充型环氧树脂基复合材料自修复性能研究
- 肖春平;万里鹰;吴嘉栋;连爱珍;谢小林
- 为修补航空复合材料使用过程中出现的微裂纹损伤,在环氧树脂基复合材料内部填充单组分微胶囊(壁材为脲醛树脂、芯材为苯甲醇稀释的环氧树脂)。当复合材料内部受损时,微胶囊破裂,流出的修复剂与外部注射的固化剂二乙烯三胺接触,两者在常温下发生交联固化反应,达到修补微裂纹的目的。研究了A、B、C、D 4种不同粒径环氧树脂微胶囊及其填充到复合材料中所占质量分数对材料力学性能及其自修复性能的影响。通过电子万能试验机研究拉伸、弯曲和梯形双悬臂梁(TDCB)试样的力学性能。结果表明:微胶囊填充使复合材料的力学性能下降,但由4种微胶囊填充得到的复合材料的修复率均在65%以上,其中A、B类微胶囊的填充对复合材料力学性能的影响较低,当A、B类微胶囊填充质量分数为5%、7%时,修复率最大,分别为90.1%、92.8%。
- 2018 Vol. (1): 124-131
| [摘要](33) | [PDF](52)- HTPE推进剂热分解特性研究
- 李辉;李苗苗;陈愿;徐森;刘大斌;张伟;郑亭亭;陈静静
- 利用差示扫描量热法(DSC)得到端羟基聚醚(HTPE)推进剂(H01和H02)在不同升温速率下热分解曲线,用Kissinger公式和Ozawa公式计算了H01和H02热分解的表观活化能;利用绝热加速量热仪(ARC)对H01和H02进行绝热量热测试,得到H01和H02的热分解特性参数。结果表明:HTPE推进剂(基础配方为HTPE/A3/AP/Al/PSAN)中相稳定硝酸铵(PSAN)/高氯酸铵(AP)含量比值增加对推进剂的初始分解峰影响不大,HTPE推进剂的第一步分解是增塑剂A3的热分解,H01和H02的表观活化能分别为127.28kJ·mol-1和123.43kJ·mol-1;在绝热条件下,H01的起始分解温度较高(147.78℃),高于H02的起始分解温度(136.44℃),反应结束后,两种物质系统的最大压力分别为0.709 MPa和0.531 MPa;H01的绝热温升(246.94℃)高于H02(184.47℃),发生热分解反应时,严重度更大,初始的热分解反应更为剧烈。因此,PSAN/AP含量比值增加有助于降低HTPE推进剂在热刺激下的响应程度。
- 2018 Vol. (1): 132-140
| [摘要](35) | [PDF](70)
杂志概况
- 主管单位：
中国航天科技集团公司
- 主办单位：
上海航天技术研究院
- 主 编：候正全
- 执行主编：翁伟樑
- 副 主 编：周颖丽
- 地址：
上海市元江路3888号南楼
- 邮编：
201109
- 电话：
021-24181541
- 邮箱：
sht8075b@vip.163.com
分享按钮
| 