复杂布局问题:航天器舱布局方案设计

以航天器舱布局方案设计为背景,研究带性能约束的复杂布局问题的求解策略、模型、算法及其在航天器设计中的应用,同时讨论了尚存在的问题,从实用化角度出发,实现人机结合,充分发挥人机各自特长,并使之具有可操作性,是解决上述问题的重要途径。     

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。     

航天器舱自动化布局设计的若干科学问题

航天器(卫星、飞船等)舱自动化布局设计在数学上属组合最优化、Packing、NPC问题,在工程上属概念设计和方案设计问题.存在的主要困难是:布局问题描述复杂,建模和求解困难,既要解决数学上的组合爆炸问题,又要解决工程系统的复杂性问题,以达到工程上的实用.在综述国内外有关进展的基础上,介绍了该课题组近15年来的阶段性研究进展,重点讨论:(1)模型和求解算法;(2)干涉计算;(3)布局拓扑模式;(4)布局方案评价;(5)工程实用化等5个关键科学问题.     

航天器多层隔热组件薄膜受力均匀性

航天器在发射迅速泄压过程中，多层隔热组件的薄膜受力均匀与否是判断隔热组件是否失效的关键指标之一。在一定压差环境下，若每层隔热薄膜受力不均匀，则某一层薄膜会因承受较大流体压力而失效。该文以多层隔热组件受力均匀性指标展开研究，建立多层隔热组件三维切片模型，采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法，分析了多层隔热组件在泄压过程中各级薄膜的受力情况；提出了薄膜压差系数，该系数是体现薄膜受力均匀性的关键指标；采用正交实验设计，分析了多项结构参数对薄膜压差系数的影响规律。结果表明：结构参数对薄膜压差系数的影响程度从大到小分别为薄膜孔直径、薄膜层数、错孔距离和薄膜厚度。该文提出了一种计算薄膜压差系数的数学解析方法，通过将该数学解析方法与CFD方法的计算结果进行对比分析，发现该方法更准确。该数学解析方法可用于快速计算多层隔热组件薄膜压差系数，为判断多层隔热组件薄膜在航天器发射过程中的受力均匀性提供依据，对避免多层隔热组件失效具有重要意义。     

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     

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。     

微重力环境下充液航天器液体晃动动力学研究概述

在充液航天器设计中有时需要考虑微重力环境下的液体晃动、微重力环境下的液体晃动问题比常重环境下复杂得多,很多问题有待深入研究．对微重力环境下液体晃动的解析研究方法作了简要介绍,并对其研究进展概要地进行了综述．     

创新设计中基于业务组件的企业应用集成

针对复杂产品创新设计对企业应用集成的需求,提出了统一封装企业应用工具、工程设计数据及工程设计流程的业务组件技术.通过前期研究的软件注册、参数解析、数据映射等技术提供设计工具的即插即用和演进型数据的全历程统一,实现多层次的可变关系管理.以微软组件技术设计了业务组件实现方法;并以流程模板为核心实现业务组件实例管理和项目管理,给出了基于多视图的企业应用集成架构,以业务组件为组织单元实现流程模板驱动下跨项目数据管理.最后,以飞机飞行载荷计算为例对提出方法的有效性进行了验证.     

多模式分布式遥感微纳航天器集群自然编队构型

分布式遥感技术是目前空间探测技术发展的重要方向,其核心是研究由多个微纳航天器组成的分布式遥感集群的系统特性,并根据不同的应用模式进行编队的维持与重构。由于微纳航天器所携带的燃料有限,如何在自然编队的条件下保持系统在较长时间内的构形稳定是基于分布式微纳航天器的遥感技术亟待解决的重要问题。该文针对多模式分布式遥感任务想定和燃料最省、求解高效等目标,研究了异构集群自然编队构型设计。提出了一种参数直接求解的方法,可以在平面内绕飞模式、领航模式等典型模式下直接获取编队中各伴飞航天器的轨道参数。STK仿真结果表明:该方法精度较高,编队构型稳定,可以满足应急遥感任务要求。     

标准单元法自动布图设计系统中的布局过程

在总结了各种布局方法的基础上，结合库单元模式，采用了一种启发式方法，这种算法把复杂的二维平面布局问题转化为两个类似的较简单的一维问题，又将其划分为若干相关的布局子问题来加以解决。这种算法吸取了群法和ｍｉｎ－ｃｕｔ方法的长处，目标函数意义明确，与布国目标一致性好，布局过程清晰，有较强的全局性考虑。用ＰＡＳＣＡＬ语言完成了布局实用程序的设计，并服务于标准单元法自动布图设计系统，进行了实际电路的版图设计。