航天器力学环境分析与试验技术研究进展

航天器力学环境是航天器在整个任务周期内经受的各种载荷作用的响应描述,是直接影响航天器总体设计水平和决定航天任务成败的关键因素.按照任务阶段,航天器力学环境主要分为发射段的力学环境和在轨力学环境.随着我国航天器设计水平的发展,航天器有效载荷对力学环境的要求越来越苛刻,航天器力学环境分析与试验技术已经成为制约我国航天器设计水平的关键技术.本文重点从发射段力学环境分析技术、在轨微振动环境分析技术、力学环境试验技术和航天器振动控制技术等四个方面对国内外近几年的研究进行了回顾,对相关研究进展和成果进行了系统的归纳与阐述.在此基础上,结合我国航天工程的实际需求及航天器发展的趋势,指出未来航天器力学环境分析与试验技术的主要研究方向.     

国内科技

我国第一台具有国际先进水平的特大型航天器空间环境试验设备日前在北京通过鉴定。 大型航天器空间环境试验设备是模拟太空真空、冷黑、太阳辐射环境,提供航天器做热平衡、热真空试验等,是     

新型航天器环境试验标准基线与剪裁研究

随着航天任务的多样化和复杂化,以深空探测着陆器、巡视器为代表的新型航天器的运行环境剖面复杂,与传统航天器面临的轨道环境存在很大差别,这也导致了深空探测器的任务成功率要远远低于一般航天器。在地面对新型航天器的功能、性能进行充分、有效的验证,筛除早期缺陷对航天器的地面试验提出了新的挑战。文中系统地整理了NASA《星座计划环境试验鉴定与验收要求》中新型航天器的试验方法,归纳了对于不同装配层级硬件的试验基线,并与通用航天器试验标准SMC-S-016《运载器上面级和航天器试验要求》开展了对标工作,对标准中的基线调整,新型试验手段和试验剪裁技术进行了归纳与分析,提出了对未来我国新型航天器试验方法的建议。     

宇宙货运飞船HTV

日本正在研制无人驾驶宇宙货运飞船—HTV，将用于完成向国际空间站（ISS）运送水、食品以及试验设备和ISS用电池等补给物资的任务。技术验证样机准备于2009年夏天发射，接着将作为空间站的国际合作计划，正式承担一部分任务。[编者按]     

航天器低重力模拟试验平台三维随动系统

为验证航天器处于低重力环境条件下在目标天体表面着陆起飞的适应能力，三维随动系统采用大范围随动和快速精确跟踪两级联动驱动技术构建了低重力环境，在地面进行航天器的着陆起飞试验。该试验方法克服了试验空间要求大、控制精度要求高等技术指标难点，解决了三维随动系统多自由度联动，大惯量机电设备高速、高精度协同控制等多项关键技术难题。通过并联索系统驱动技术控制快速随动平台运动，完成对航天器试验过程中的大范围随动跟踪；通过快速随动平台装置对航天器施加高精度的吊绳拉力控制，并在水平方向上跟随航天器运动，同时保持吊绳绝对倾角要求；通过提高快速随动平台的水平刚度，从而克服两级联动设备耦合晃动对航天器试验的不利影响。系统成功应用于中国探月工程中嫦娥三号、嫦娥五号和火星探测任务中天问一号航天器在低重力条件下悬停、避障、缓速下降和着陆，以及起飞等一系列地面真实工况验证试验，为航天器的综合性能参数验证与优化提供了关键技术手段。     

中国空间站核心舱就绪,为国际太空合作架桥

据中国载人航天工程办公室消息,中国空间站“天和”号核心舱和承担发射任务的“长征五号B遥二”运载火箭已运抵海南文昌航天发射场,上半年择机发射。空间站是一种可供多名宇航员巡访、工作和居住的大型载人航天器,相关人员可在上面长期从事天文观测、地球资源勘测、调查环境污染、研究太空环境对生命影响等科学活动。     

大型挠性航天器动力学模糊控制系统研究

为推进大型挠性结构航天器的发展,弥补现有超大型挠性卫星控制方法的不足,研究超大型挠性卫星结构动态力学和控制方法.建立系统各环节耦合的动力学数学模型,提出了模糊技术与PID相结合的模糊PID控制器.仿真研究表明,该控制算法可达到满意的控制效果,对进一步大型工程应用研究具有理论参考和技术指导价值.     

在轨建造中的关键力学问题

在轨建造是指在空间轨道或者地外天体上就地取材或者利用携带的材料、组件通过加工、组装形成航天器及其部组件的过程.由于无需经历发射段苛刻的力学环境,不受运载火箭整流罩空间的限制,因此,在轨建造能够有效降低航天器结构的重量,实现百米甚至千米级空间设施的建设.本文首先分析了在轨建造的技术优势和航天领域的工程需求.其次,分析了空间微重力、高真空和极端温度环境下加工过程中材料的受力和运动行为,以及对制件特性的影响;再次,分析了空间超大型结构在轨建造全过程的激励和扰动源、动力学分析与控制的力学问题;最后,梳理了面向在轨建造的空间大型结构设计的力学约束,给出多级空间桁架结构在轨建造的优化设计模型.     

航天动力学专辑·编者按

<正>近半个世纪以来,中国航天走出了一条独立自主的发展道路,先后完成东方红一号、载人航天工程和探月工程三大里程碑的跨越,牵引航天动力学专业取得了丰硕的研究成果. 2018年,中国航天完成了北斗三号基本系统部署,计划年底前向"一带一路"国家和地区提供基本导航服务,并将发射嫦娥四号月球探测器,实现人类首次在月球背面着陆与巡视,标志着我国航天技术水平又向前迈进了一大步.航天器和运载火箭作为体现航天技术发展的主要载体,其设计、研制、发射及在轨运行是一项庞大的系统工程,而航天动力学则贯穿于航天器和运载火箭的研制过程.航天动力学的建模、分析及试验等技术的发展直接影响着航天器与运载火箭的设计水平,甚至决定着航天任务的成败.     

天舟二号货运飞船给天和核心舱“送快递”啦

正不久前,我国发射的天舟二号货运飞船带着"太空快递",成功与在轨的天和核心舱完成自主快速交会对接。"太空快递"里有什么?有航天员生活物资、舱外航天服及空间站平台设备、应用载荷和推进剂等。天舟二号货运飞船与天和核心舱完成交会对接后,转入组合体飞行阶段,将按计划开展推进剂补加和空间应用项目设备测试等工作。交会对接技术是载人航天活动的三大基本技术之一,也是实现空间站建设的先决条件,其执行过程非常复杂,对精准度要求高,被形象地称为"万里穿针"。此次交会对接采用了自主快速交会对接,货运飞船发射后,地面人员不参与整个交会对接过程,飞船通过航天器自身的计算机系统进行交会对接。