中国空间科学技术

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《中国空间科学技术》征稿简则

2009 (04): 0-0.

摘要 ( 1136 )

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航天器桁架结构拓扑优化设计

李东泽;于登云;马兴瑞;

2009 (04): 1-7.

摘要 ( 2004 )

对带有附加结构的卫星主桁架结构进行了拓扑优化设计。优化的目的是在满足结构柔度和基频约束条件下使结构体积(结构质量)最小。对优化时可能存在的重频优化问题,采用半定规划法建立了结构优化模型,该方法可回避重频情况下敏度分析所带来的困难,对有无重频问题均适用。对附加结构的刚度及质量对拓扑优化结果的影响进行了讨论,并进行了多方案设计和比较。对桁架结构拓扑优化中常见的次元问题进行了分组处理,在满足卫星力学性能指标前提下,大幅度降低了桁架结构的质量,获得了工程适用的结构设计方案。

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载人航天器深空飞行返回再入轨迹优化

闵学龙;潘腾;郭海林;

2009 (04): 8-12.

摘要 ( 1787 )

分析了载人航天器深空飞行返回再入的飞行特点,指出其轨迹优化研究的必要性;给出了基于遗传算法的轨迹优化方法;利用自主编制的仿真软件程序,采用与Apollo和Soyuz飞船类似的返回舱的参数进行了仿真。仿真结果表明,优化后加速度过载峰值被严格控制在满足载人飞行要求的范围内,同时其他过程载荷峰值也在满足约束的前提下明显降低,总吸热量和再入航程也大幅缩减,优化后再入轨迹满足工程实施的初步要求。

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考虑月球升交点黄经的地月低能转移轨道

卢松涛;赵育善;

2009 (04): 13-20+27.

摘要 ( 1977 )

地月转移轨道研究的基本模型主要是限制性二体模型和限制性三体模型。在限制性三体建模下,基于轨道分类理论的地月脉冲变轨比传统的霍曼变轨节省了更多的燃料(至少13%以上)。单独的"地球-月球-飞行器"的限制性三体问题无法应用轨道分类的理论进行轨道设计,必须加入太阳。文章考虑了月球升交点赤经、黄白交角,以及正确的地月系统稳定流形的方向,整个"太阳-地球-月球-飞行器"系统拆分为"地球-月球-飞行器"的平面圆型限制性三体问题,和"太阳-地球-飞行器"三维圆型限制性三体问题进行分析,并利用Matlab仿真验证了方案的可行性。

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月球最优软着陆两点边值问题的数值解法

赵吉松;谷良贤;潘雷;

2009 (04): 21-27.

摘要 ( 2558 )

借助庞特里亚金最大值原理(Pontryagin′s Maximal Principle,PMP),将月球燃耗最优软着陆问题转化为终端时间自由型两点边值问题(Two Point Boundary Value Problem,TPBVP)。采用一种基于初值猜测技术的线性摄动法求解TPBVP,得到最优软着陆轨迹。仿真结果表明,初值猜测技术得出的伴随变量初值均落在线性摄动法的收敛区间内,收敛速度快,优化精度高。最后研究了不同制动推力大小对软着陆性能的影响,结论为:增大制动发动机推力,既可缩短软着陆的时间,又能减少软着陆的燃料消耗。

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基于误差四元数分解的刚体姿态跟踪滑模控制

李铁军;黄海;

2009 (04): 28-36+53.

摘要 ( 1984 )

对于转动惯量参数时变和参数不确定以及外部扰动和作用力矩方向偏差的刚体姿态跟踪系统,文章提出了采用滑模控制的方法。利用误差四元数建立数学模型,通过误差四元数分解进行反馈线性化得到指令角加速度;设计滑模控制律,实现指令角加速度跟踪。仿真结果表明,文章所求控制律对刚体姿态跟踪系统具有稳定性和鲁棒性。

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采用无线电单独测量的编队卫星相对轨道自主确定

王辉;顾学迈;

2009 (04): 37-45.

摘要 ( 1888 )

在实际工程应用中,编队卫星由于任务的要求使得部分测量设备(例如,激光设备)不可用,这就造成系统的观测性下降。文章将条件数应用于编队卫星系统的可观测度的定量计算;并针对编队卫星进行轨道机动时仅采用无线电进行测量的工况,采用强跟踪离散卡尔曼滤波(UKF)算法进行仿真计算。仿真结果表明该方法具有很强的跟踪能力,并且鲁棒性、稳定性和精度与常规UKF算法相当。

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基于InSAR任务性能要求的编队轨道构型设计

李洋;张润宁;

2009 (04): 46-53.

摘要 ( 2097 )

为使卫星在飞过特定经纬度地面上空时对应特定的空间基线形式,系统的其他参数常受制于诸多限制,只有编队构型可以进行更为自由的设计。以双星编队为例,研究了基于轨道摄动理论的编队飞行模型;分析了编队飞行InSAR卫星的轨道设计约束条件与设计目标;提出了四种轨道构型方案并对其测高性能进行比较;并分析了地球扁率摄动因素对编队构型及InSAR测高性能的影响。

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红外加热棒式空间外热流模拟器的数值研究

杨晓宁;任德鹏;贾阳;

2009 (04): 54-60.

摘要 ( 1587 )

采用蒙特卡罗法跟踪能束的发射和吸收,提出了一种避免挡板表面能量方程计算的等效反射模型,模拟了红外加热棒式空间外热流模拟器模拟面上的能量分布及其他参数,比较了加热棒为直棒和曲棒时模拟面的热流模拟结果。研究表明,挡板内外表面置换后表面发射率的不同并没有导致模拟面上能量分布的明显变化;增加加热棒根数并不能一直明显地使模拟面的能量分布更趋于均匀;经形状优化后曲棒模拟的热流分布比直棒更均匀。

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喷雾冷却系统稳态特性的实验研究

张红星;苗建印;姚伟;邵兴国;范含林;

2009 (04): 61-68.

摘要 ( 2059 )

设计了一套可观察喷雾过程中的喷雾锥角、雾化效果、发热面上液膜及腔内气液分布状态的实验系统。验证了喷雾冷却技术解决极高热流密度散热问题的能力。通过实验研究了该系统的传热性能与稳态运行特性,分析了流量、喷嘴压降、喷雾高度、热流密度、热沉温度及回流液体过冷度等因素对系统传热性能和特性的影响。

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导航BOC信号的抗干扰性能分析

王璐;刘崇华;何善宝;

2009 (04): 69-76.

摘要 ( 1860 )

二进制偏置载波(BOC)信号是一种新型的导航信号,其与传统扩频调制导航信号在性能上的差异是目前导航领域的关注重点之一。文章通过建立BOC信号接收系统的数学模型,针对窄带干扰、匹配谱干扰和带限白噪声干扰这几种典型的无线信道干扰,研究了BOC导航信号和传统扩频调制导航信号的抗干扰性能,并给出了几种典型导航信号的抗干扰性能参数。研究结果表明,BOC信号具有比传统扩频调制导航信号更强的抗干扰能力。

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基于负载平衡的微小卫星任务调度研究

姚敏;赵敏;

2009 (04): 77-83.

摘要 ( 2000 )

在微小卫星星载机双机热备份的工作模式下,将两个星载机设计为并行工作的模式有利于提高星务系统的工作效率。文章结合星务系统的实际任务,以减小任务执行时间和任务在两个星载机上的平衡分配为目标,利用遗传算法实现了任务在双星载机上的调度分配。最短的任务执行时间和负载的平衡在某种程度上是相互制约的。文章在用于任务调度的遗传算法适应度函数的构造中,综合考虑了任务执行时间和负载平衡双重因素,并将这两个参数进行了量化,在适应度函数中分配了相等的权重,通过遗传算法的迭代获得这两个参数的最佳平衡点,使得星务系统的综合性能得到优化。

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