航天器热控和环境控制生命保障系统热网的优化

为了对航天器热控、环境控制生命保障系统进行减轻质量化研究 ,建立其热网络优化模拟的实验系统 ,研究不同布局下热网络工作特性 ,以寻求热网络中热组件布局对系统质量的影响规律。实验结果表明 :热组件布局方式对系统换热有明显影响 ;热组件的优化布局能使系统质量下降 ,其幅度与平均换热温差有关。实验结果同理论分析及数值模拟结果相吻合。     

载人航天器环控生保系统热网络质量的优化

为减小载人航天器中环控生保系统质量 ,利用网络分析原理 ,系统地研究了由气、液流体回路所构成流动和热网络的质量组成特性。建立此网络流动、传热及质量计算的物理模型和数学模型 ,以其中辐射散热器表面平均温度为优化搜寻决策变量 ,优化计算网络系统质量。对系统质量的一些影响因素分析结果表明 ,以辐射散热器表面平均温度为决策变量优化计算网络系统质量的方法可以大大减小系统的质量 ;流动和热网络系统中存在最佳管径和最佳的热组件布局方式 ,对应系统质量最小。研究表明 ,全面考虑各因素与网络系统质量之间的密切联系 ,求得最佳值后 ,能使系统总质量最小     

载人航天器SPE水电解制氧系统的轻量化研究

为了减小载人航天器中制氧系统及其相关系统的质量 ,在所建立的系统质量、功耗构成的数学模型基础上 ,对系统进行了轻量化计算 ,分析了影响系统当量质量的主要因素 ,并进行了系统当量质量的全局优化计算与分析。结果表明 ,在氧产量和其它参数一定的前提下 ,电解小室数目、电解面积、电流密度等都存在最佳值。研究结果对载人航天器环境控制与生命保障系统的优化设计有一定意义。     

载人航天器并联热网络系统的优化分析

为减小载人航天器热控、环控生保系统中并联热网络系统的质量 ,在一定的简化和假设的基础上 ,建立热网络流动与换热的物理和数学模型。以系统总换热面积最小为优化目标函数 ,用极值有理法求解 ,得到最佳冷媒流量分配率随各热组件效能的变化关系。热组件效能大 ,其冷媒流量分配率就大 ,效能小 ,则其流量分配率就小 ,且热组件的效能总小于其流量分配率。研究结果为航天器工程中并联热网络的轻量化设计提供了一些理论依据     

智能热控涂层在航天器上的应用及展望

热控涂层是保证航空器稳定温度值的一个主要热控手段,对于航空器在轨正常运行具有非常重要的作用。该文就智能热控涂层展开讨论,对其主要性能、发展现状以及未来的发展前景展望做出叙述。随着航空器种类和技术的不断发展,智能热控涂层应运而生,成为航空器尤其是微小型卫星的主要热控材料,具备体积小、质量轻、性能优越等多种优势,能够自动、实时的对飞行时遇到的周围环境和工作条件进行自身温度的调节,最大可能的避免了被动热控所产生的遥控指令干预。智能热控解决了航空器在轨运行期间的热平衡问题,不仅满足了航空器的热控需求,而且在其他方面也能够发挥特定的功能。     

航天器短时大功率排热系统质量分析

为既能提高航天器排热能力,又能降低排热系统质量,提出了单相流体回路、蓄冷-单相流体回路、热泵单相流体回路、蓄冷热泵回路4种排热方案,计算了各方案排热能力和系统质量构成.与单相流体回路相比,在给定条件下,采用蓄冷-热泵回路可减少辐射器面积69.9%,降低排热系统质量53.5%.而蓄冷单相流体回路可减少辐射器面积56.0%,降低排热系统质量48.8%.结果表明蓄冷方案可以有效解决航天器短时大排热功率问题.     

载人航天器通风系统水力工况模拟及系统优化

载人航天器通风系统设计的关键是降低能耗和保证系统的可靠性.在进行系统初步设计的基础上,建立了基于回路法的管网水力计算模型,根据编制的FORTRAN语言程序,对设计方案的实际运行工况进行了模拟,结果显示部分管段的实际流量与设计流量偏差较大,因此需要进行管网优化.采用惩罚函数法建立了回路优化的数学模型,可以对管网进行优化调节.系统经过优化以后,各管段的实际流量与设计流量偏差大大减小,风机压头较设计值减小了近20%,能够达到优化要求.     

激光载荷相变材料热控装置力学性能及升温特性研究

针对登月航天器激光载荷热控要求设计了一种采用十八烷作为相变材料的热控装置,使用ANSYS有限元分析软件对该装置的壳体进行了耐压强度分析,并搭建了实验装置,对该热控装置在振动条件以及真空热条件下的力学特性进行了实验研究.结果表明,在实验范围内,相变材料热控装置的壳体不会发生塑性形变和泄露.同时对其升温特性进行了实验研究,分别探讨了不同加热功率以及重力对相变材料升温特性的影响,实验结果表明,相变材料固液共存阶段比单相阶段的升温速率慢、历时长且吸收的热量多,同时,相变材料在发生相变时引起的自然对流对换热的整体效果影响可以忽略.     

热电泵-相变材料热控系统的实验研究

为解决排热功率剧烈变化的航天器大功率组件的温度控制问题,提出了小型热电泵相变材料热控系统。通过实验研究了5种不同设计方案下大功率组件的温度波动情况,其中将大功率组件置于相变材料容器和热电泵之间的方案最佳,能有效降低大功率组件最高温度和温度波动幅度,其最低温度为24.5℃,最高温度为55.2℃。研究了大功率组件在向阳期间和阴影期间工作的两种模式对温度波动的影响,发现前者更有利于降低大功率组件的最高温度和温度波动幅度。结果表明,采用该热控系统对航天器短时大功率组件进行温度控制是可行的。     

航天器内仪器安装板的热分析计算

以航天器内安装有仪器及仪器盒的安装板为对象,建立热分析数学模型,计算安装板内温度分布并提供了不同的仪器安装位置及仪器发热量条件下安装板的温度状况。由此,可确定加剧温度不均匀分布的源处,得到仪器工作的热环境状况,可作为航天器热控制设计的重要依据,并可为进一步热分析计算时合理划分节点提供参考。     

遗传神经网络在载人飞船环控决策系统中的应用研究

针对载人飞船环控生保系统的状态监控由于参数数量及不确定性因素多,导致学习模型训练周期长,不能满足快速、实时、准确参数预测的现实,运用遗传算法对神经网络进行优化,提出了基于遗传神经网络的环控生保参数预测模型,设计并实现了相应的仿真软件.以轨道舱总压预测为例,通过飞船的真实飞行数据测试,证实在达到同样误差的情况下,遗传神经网络的训练周期数比BP神经网络的训练周期数减少了30%,而且遗传神经网络的平均误差小于BP神经网络的平均误差,说明基于遗传神经网络的参数预测算法和模型能为载人飞船环控决策支持系统提供更准确和实时的关键参数预测.     

网络闭环系统的离散模糊控制

针对网络控制系统（NCS）存在时延的情况下如何设计控制器问题,提出了一种新的网络闭环控制系统建模方法-离散模糊T-S模型,并在此模型的基础上应用平行分布补偿原理设计了NCS模糊控制器;应用Lyapunov理论和LMI方法,研究了系统的模糊稳定控制御题,给出了基于线性矩阵不等式的不依赖时滞的状态反馈模糊控制器的设计方法,并获得了NCS模糊控制的稳定充分条件为求解一组线性矩阵不等式;通过仿真验证了该控制方法的有效性。     

关于线性系统时间最优控制的切换次数

线性系统时间最优控制的切换问题在许多实际工程中起着重要的作用，文献[1]和文献[2]中对之都进行了讨论，但是他们只讨论了系统矩阵A的特征值为互异实数的情形。作者经过研究，得出了当矩阵A的特征值为实数时(A为二阶、三阶)也成立的结论．此外，对A的特征值为复数情形，给出了相反的结论。     

载人飞船光学窗口的热光学灵敏度和热控制策略

利用灵敏度分析方法,探讨了载人飞船光学窗口温度场的表示方法。同时利用Ideas TM G及Zem ax软件,分析了温度水平变化、轴向温差、径向温差和周向温差对光学窗口热光学误差的影响。分析和试验结果表明:径向温差和周向温差对光学窗口的热光学误差影响较大,而轴向温差和温度水平变化的影响很小。在制定光学窗口的热控制策略时,应对径向温差和周向温差进行重点控制。     

一类多层次的生物反恐应急物流网络集成动态优化控制

为提高生物反恐防御系统紧急救援物资保障和供应能力,研究了国家储备库和城市多层次应急物流网络的优化问题.针对需求情景不确定的情况,提出了基于Benders分解的一个两阶段随机混合整数规划模型,并对情景数较小的情况进行了仿真分析.与确定性应急物流网络规划方法相比,该模型考虑了应急需求的不确定性以及多层次网络之间的协同性,能够更有效地指导应急物流网络的优化决策.