航天器環境工程最新期刊目錄

JUICE木星探測器交流磁場控制技術分析————作者：劉超波;肖琦;高揚;徐超群;李蔓;劉守文;

摘要：空間科學發展對空間交流磁場（約20 kHz）的探測需求愈加凸顯。減小探測器自身交流磁場對星載磁場傳感器的干擾對于獲得高精度空間磁場數據至關重要。2023年發射的JUICE木星探測器實現了世界領先的交流磁場控制。文中介紹了JUICE的磁場傳感器配置和磁控指標，并歸納了交流磁場的來源；重點分析了JUICE的交流磁場指標估算，交流磁場測量，以及太陽電池板和反作用輪的磁場控制等關鍵技術；討論了交流磁場控制...

適用于大型空間載荷的微振動數據處理方法————作者：崔浩東;劉寶祿;許明明;竇江培;

摘要：為解決大型空間載荷地面微振動測試中多傳感器數據的變換合成問題，依托中國巡天空間望遠鏡（CSST）空間星冕儀載荷的測試工作，文章提出一種微振動數據處理算法：通過簡易的坐標變換，將星冕儀載荷與衛星接口處的多傳感器測量數據由傳感器本體坐標系變換至參考坐標系下；以傳感器的測量數據為輸入，采用空間力合成理論計算得到載荷質心處六分量形式（F_x,F_y,F_z<...

航空發動機試驗艙進氣整流系統設計及數值驗證————作者：白冰;邵鈺杰;韓瀟;龔潔;呂世增;趙月帥;楊波;李國華;張立明;富鈺;

摘要：航空發動機試驗艙的氣動特性影響發動機性能評估準確性。為提高某型航空發動機試驗艙的流場均勻性，文章針對試驗艙前艙的擴壓段和穩壓段，設計了4套不同的整流系統組合方案，包括折流板、錐形多孔板、平面多孔板、蜂窩器和阻尼網等元素。應用計算流體動力學（CFD）方法對各個方案的前艙、來流管道及來流閥門的流場進行計算。結果表明，來流管道中的閥門對來流流場造成了一定影響，導致進入前艙的氣流不均勻；折流板和錐形多孔板...

液氧/甲烷火箭尾焰二次燃燒反應機理模型簡化研究————作者：萬律強;李雙菲;陳彥君;

摘要：可重復使用火箭發射至回收期間，其尾焰中的富燃燃氣會與空氣中的氧氣發生二次燃燒。為快速分析二次燃燒對火箭箭體熱環境的影響，建立了一個適用于描述液氧/甲烷火箭尾焰二次燃燒的化學動力學機理模型。利用DRGPFA方法剔除Gri-Mech 3.0機理模型的冗余組分及反應，根據文獻實驗值對計算結果進行驗證，并分析了環境參數（壓力和溫度）對燃燒過程的影響；繼而通過溫度敏感性分析得到簡化的10組分14步及9組分7...

大型航天器地面垂直分離試驗系統設計及驗證————作者：尹旺;董愨;

摘要：針對大型航天器艙段垂直分離地面試驗對重力卸載精度、可控分離速度以及試驗便易性等要求，文章提出一套基于電機控制的垂直分離試驗系統的設計；通過綜合控制仿真，對該系統拉力控制裝置的作用力及分離參數進行了預測，并在實際的航天器艙段分離試驗中進行了驗證。試驗結果表明：該系統能夠有效模擬艙段在分離行程內的零重力環境，重力卸載效率大于95%；在分離動作完成后，可實現對分離艙段速度的平穩控制，從而保障了分離過程的...

高量級沖擊試驗中橡膠波形發生器動力學特性分析————作者：任志強;李新明;沈志強;晏廷飛;劉闖;楊艷靜;

摘要：針對航天器在發射、爆炸分離、著陸等關鍵過程中遭遇的極端沖擊環境，提出一種基于達芬方程的非線性動力學模型，用于精確預測和控制高量級沖擊試驗中橡膠波形發生器產生的半正弦波形。研究構建波形發生器的非線性彈性力模型，并導出相應的動力學方程，采用龍格-庫塔法進行方程的數值求解。利用剛度等效原則，建立波形發生器的數值模型，并通過氣動式沖擊試驗機進行半正弦波形的模擬試驗。基于沖擊試驗數據，應用局部搜索優化算法對...

液體火箭發動機典型承力結構動態拓撲優化設計————作者：朱兆基;樊勛;董龍雷;王玉濤;馮秀志;王珺;

摘要：為滿足液體火箭發動機承力結構在振動和沖擊復雜力學環境下的環境適應性和輕量化設計要求，文章提出一種包括靜力學優化、動力學優化和隨機振動優化的動態拓撲優化流程，并開展多工況多目標的拓撲優化設計。通過靜力分析，將總柔度值作為約束施加于隨機振動優化工況中；動力學優化聚焦于優化固有頻率，避免低階模態產生共振，進而提升結構的抗振性能。基于OptiStruct軟件平臺，結合參數靈敏度分析，確保優化設計在復雜載荷...

同軌星間激光通信終端熱控設計與驗證————作者：韓延龍;李世俊;謝騰;

摘要：星間激光通信終端因質量輕、體積小且對光學組件溫度要求嚴苛，其熱控設計具有一定挑戰性。文章以固定式同軌終端為研究對象，全面綜合考量平臺因素與空間環境對終端的影響，開展熱量傳遞分析和熱控方案設計。基于同軌終端獨特的結構特點，精心設計出靈活性較高的散熱面，配合主動加熱回路，顯著提升了同軌終端在不同組網軌道的熱控適配能力。地面及在軌驗證表明，所設計的熱控方案能夠有效控制同軌星間激光通信終端光學系統在軌溫度...

壓縮拐角激波邊界層干擾熱流分布實驗研究————作者：蔡琛芳;張雋研;沙心國;梁彬;袁湘江;

摘要：激波邊界層干擾產生的高熱流嚴重影響飛行器結構安全。為探索激波邊界層干擾對高速飛行器熱流分布的影響，文章利用紅外熱圖技術，研究了不同后掠角和雷諾數對34°壓縮拐角模型激波邊界層干擾流場熱流分布的影響規律。結果表明：增加后掠角有助于降低流場整體熱流峰值，其中中心線熱流峰值最大可降低1/3，但小角度后掠模型受后緣弓形激波影響致使局部熱流升高，峰值趨近0°后掠模型；雷諾數對激波邊界層干擾流場影響顯著，表現...

大型空間光學載荷隔振與指向一體化平臺仿真研究————作者：郭怡琳;馮勃;周建;徐明龍;

摘要：為減輕航天器微振動對大型空間光學載荷指向精度及成像質量的影響，并滿足輕量化需求，文章采用音圈電機設計了一種具備俯仰和偏航調節功能的四支腿隔振與指向一體化平臺。首先，建立了該平臺的簡化動力學模型，并基于PID控制策略推導了動力學控制方程，分析了質心偏離及控制參數對控制效果的影響。隨后，設計了帶負載的隔振與指向一體化平臺，利用ADAMS剛柔耦合和MATLAB/Simulink控制聯合仿真技術，構建了主...

基于多尺度模擬的航天器用鑭鍶錳氧熱控涂層光吸收性能研究————作者：郭昊峰;汪新智;侯光耀;馬一高;韓驍;盧松濤;吳曉宏;

摘要：熱控涂層是對航天器進行溫度控制的重要手段。通過建立多尺度模擬體系，可以更深入理解新型熱控材料的物理化學性質。針對La_0.75Sr_0.25MnO₃（LSMO）熱控涂層，文章提出一種結合原子尺度與微納尺度的多尺度設計方法系統研究其光吸收性能。首先，利用第一性原理計算方法，對LSMO材料的晶體結構進行了優化，并確定了其重要光學常數；然后，...

聚四氟乙烯和環氧樹脂玻璃纖維板的低氣壓沿面閃絡行為研究————作者：琚丹丹;李飛;王豪;孫承月;李航;吳宜勇;王學強;李偉;經貴如;

摘要：聚四氟乙烯（PTFE）和環氧樹脂玻璃纖維板（印刷電路板基材）是航天器常用的兩種絕緣材料。針對低氣壓下這兩種材料因沿面閃絡現象而發生絕緣失效問題，實驗研究了低氣體壓力和電極間距對閃絡放電閾值的影響。結果表明：當氣壓低于0.1 Pa時，兩種材料的閃絡電壓分別為40 kV和28 kV；在0.1～1 Pa的壓力范圍內，隨氣壓的增加，兩種材料的閃絡電壓均迅速下降；當氣壓高于1 Pa至100 Pa時，兩種材料...

基于GaN功率器件的星載高功率T/R組件加速壽命試驗方法————作者：武小坡;肖連輝;李陽斌;吳家鋒;

摘要：針對GaN器件在宇航應用中可靠性數據匱乏的問題，開展地面加速壽命試驗研究。通過對GaN器件的失效模式和高溫退化機理分析，結合阿倫尼烏斯模型，計算得出該型器件的加速壽命試驗激活能和加速系數，進而確定了科學合理的試驗溫度和試驗時間。針對某基于GaN器件的星載T/R組件，設計了一種加速壽命試驗方法。按照該方法將該T/R組件置于真空罐中進行480 h的加速壽命試驗，結果表明，T/R組件的各項電性指標和功能...

衛星目標光學特性建模與仿真研究————作者：侯雅琴;陶東興;徐彥彤;林博穎;畢研強;

摘要：為監測空間在軌目標，保障在軌運行航天器安全，需明確空間目標的光學特性。文章針對某新型衛星建立了包含幾何模型和輻射模型的衛星光學特性數學仿真模型，并搭建了基于數字微鏡器件（DMD）投影裝置的光學特性半實物仿真系統。模型驗證結果表明：目標光學特性數字建模方法可有效獲取衛星目標的光學特性，所得某衛星不同譜段下的三維數字仿真圖像的幾何輪廓清晰；半實物仿真系統能夠生成高質量的衛星運動場景，滿足目標探測與識別...

利用RBF神經網絡預測沸石分子篩對水分子的吸附能力————作者：喬寶韻;喬佳;張軍;謝春旭;趙偉立;

摘要：針對空間望遠鏡水污染問題，本研究選取4種常見的沸石分子篩材料（ZSM-5、ZSM-22、MCM-41和SAPO-11）為研究對象，利用原子氧和紫外綜合模擬實驗設備，測試了不同環境下沸石分子篩對水分子的吸附性能，并結合實驗結果和機器學習技術，構建了一個基于徑向基函數（RBF）神經網絡的污染物吸附能力預測模型。分析結果表明，該模型能夠有效預測分子篩的吸附性能，其決定系數R²均大于...

基于機器視覺的固體火箭發動機金屬殼體表面缺陷檢測方法————作者：孫旭陽;沈飛;姚怡倩;張瀟譽;李曉豪;

摘要：固體火箭發動機金屬殼體的缺陷檢測對于發動機狀態的評估具有重要意義。文章提出一種基于機器視覺的檢測方法，采用基于深度卷積生成對抗網絡（DCGAN）的數據增強技術和基于卷積注意力模塊（CBAM）的目標檢測技術實現了發動機金屬殼體表面缺陷的檢測。首先基于已有的少量真實殼體缺陷數據，通過數據增強技術對數據集進行增強；再基于增強后的數據集，利用深度學習算法對缺陷目標進行識別和分類；最終實現對發動機殼體缺陷目...

ALICE FoCal量能器電荷讀出電子學研究————作者：吝守龍;胡坤;孫鵬飛;胡守揚;許天駒;賈世海;宋金興;李沛玉;智宇;陳雷;張昀昱;趙明銳;鄧桂華;盧志永;靳尚泰;王浩禎;郭佳承;莊曉;蔣濤;張洞明;楊智棋;周靜;李笑梅;

摘要：為滿足ALICE FoCal量能器升級中對高精度電荷讀出和高速數據傳輸的需求，中國原子能科學研究院開展了基于現場可編程門陣列（FPGA）線性放電技術的高精度讀出電子學研究。搭建了塑料閃爍體與SiPM耦合的測試平臺，并開發了一套讀出電子學原型系統。該系統采用放大器芯片配合表面貼裝電容和電阻搭建模擬前端，并利用FPGA線性放電技術實現高精度電荷數字化，同時集成了多板同步、數據獲取和數據壓縮功能，能夠滿...

火箭動力系統電子設備的雷電間接效應防護————作者：巫源清;楊一鳴;林革;

摘要：隨著火箭發射頻次的提高，全天候發射的需求日益增長。為研究火箭動力系統電子設備在雷雨天氣下的適應性，首先對火箭動力系統常見的電子設備進行了插腳注入試驗。結果表明，與集成電路或精密儀器相關的接口對雷電敏感，需要采用雷電防護措施。繼而詳細介紹了浮地電路和接殼電路的雷電防護電路設計方法，并提出了瞬態電壓抑制二極管（TVS）的選型參數計算方法。最后通過試驗驗證了所設計的雷電防護電路的有效性，該電路能夠將雷電...

激光通信衛星抗微振動設計策略分析與探討————作者：鮑莉娜;葉桑;尹家聰;張金輝;謝偉華;

摘要：激光通信以其高傳輸速率和強抗干擾性能成為未來空間通信的發展方向；但激光束的窄散角特性對衛星平臺的微振動環境條件要求嚴苛。文章系統梳理了Artemis、OICETS和EDRS-C三種國外典型激光通信衛星的抗微振動設計策略；基于對振動譜測試數據的分析得出NASDA譜、ESA譜、JBM-EF ICD譜和LCDE譜4條平臺微振動譜線；結合激光通信衛星特點，從組件級擾動力測試、有限元模型修正、系統級微振動試...

太陽模擬器熱平衡試驗設備及技術綜述————作者：吳東亮;高慶哲;張鵬嵩;廖韜;

摘要：太陽模擬器能夠較精確地模擬太陽輻照的準直性、均勻性和光譜特性。深空探測器等航天器的構形日益復雜，其表面熱光學性能的差異化愈發顯著，使太陽模擬器在熱平衡試驗中的重要作用愈發凸顯。文章介紹了太陽模擬器的基本構成、工作原理及性能參數，綜述了國內外太陽模擬器設備和性能指標。并結合我國航天器的發展提出利用太陽模擬器開展試驗的具體需求，分析了國內外典型太陽模擬器熱平衡試驗案例，對我國用于熱平衡試驗的太陽模擬器...

　　航天器環境工程來自網友的投稿評論：

提交