基于势能守恒的微低重力模拟系统

为满足航天任务验证和航天员地面训练需求,研发一种基于势能守恒原理的微低重力模拟装置.以该微低重力模拟系统为研究对象,对重力补偿原理进行推导,导出弹簧刚度与系统构件惯性参数间关系;采用La-grange第二类方程建立系统的动力学模型,基于Matlab软件仿真验证航天员经该微低重力模拟装置进行重力补偿后的静力学、动力学特性...     

纯引力轨道验证质量辐射计效应与残余气体阻尼的耦合建模及分析

纯引力轨道飞行器在精密导航、重力场测量以及基础科学研究等方面具有重要意义．内编队是用于高精度地球重力场测量的纯引力轨道飞行器，其中内卫星干扰力抑制是决定测量水平的关键因素之一．辐射计效应和残余气体阻尼都是内卫星受到的气体分子干扰力，通过分析两者的作用机理，建立了内卫星辐射计效应和残余气体阻尼的耦合模型，该模型反映了内卫星受到的实际气体分子作用力，仿真结果证明辐射计效应和残余气体阻尼的耦合值随内卫星运动速度线性增加．通过分析可知，该耦合值与腔体平均压力和内卫星最大截面积成正比，与腔体平均温度的平方根成反比．     

面向空间目标监视的星图模拟器设计与实现

提出并实现了一种应用于光学空间目标监视地面仿真实验的目标模拟器系统。目标模拟器系统以高性能图形工作站和液晶显示器为硬件，通过软件方法，动态表现恒星、日、月、地球等自然天体对敏感器的光学特征，并通过建立球面光反射模型，模拟出自然环境中的空间目标航天器。系统可作为空间目标监视敏感器的地面仿真实验的目标模拟器，亦可以应用于星敏感器的地面实验。     

基于势能守恒的微低重力模拟系统研究

为满足航天任务验证和航天员地面训练需求,研发了一种基于势能守恒原理的微低重力模拟装置,该装置结构简单、制造维护成本低、可模拟任意重力环境。本文以该微低重力模拟系统为研究对象,对重力补偿原理进行推导并导出弹簧刚度与系统构件惯性参数间关系;采用Lagrange第二类方程建立了系统的动力学模型,并基于MATLAB软件仿真验证了航天员经该微低重力模拟装置进行重力补偿后的静力学、动力学特性,此外针对航天员在月球表面跳跃的工况进行仿真分析。仿真结果表明,系统能很好的实现任意重力的静态补偿,较好的实现动态补偿,能很好满足航天员在月跳跃工况的训练。针对动态补偿存在微小偏差问题,提出了系统摩擦补偿和惯性补偿思路。     

内编队中残余气体对内卫星的干扰分析和计算

在内编队系统中,内卫星在外卫星的封闭腔体内自由飞行,其轨道是纯引力轨道.由于腔体内温度的不均匀和内卫星与腔体的相对运动,腔体内的残余气体对内卫星产生干扰作用.本文基于自由分子流理论推导了残余气体分子对内卫星的干扰作用表达式,包含了辐射计效应、气体阻尼作用.同时,对腔体和内卫星构成的系统进行传热分析,得到了腔体内壁和内卫星表面的温度分布;对内编队保持控制进行仿真,得到了内卫星的相对运动速度.根据较为真实的温度分布和相对运动速度,计算了内卫星受到的残余气体作用力.计算结果表明,在内编队当前设计下,辐射计效应量级为1011ms2,气体阻尼量级为1015ms2,残余气体的干扰作用主要表现为辐射计效应.     

基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素研究

航天工程的发展对微低重力环境的地面模拟提出了长期使用、部署方便的要求,基于势能守恒的被动微低重力模拟系统是一种合适的手段。由于系统的摩擦、阻尼、自身重力等非理想特性,该类系统的模拟精度、动态性能、性能稳定性受到很大影响。本文针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类 Lagrange 方程建立动力学模型并结合仿真进行验证分析,得出关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量。同时根据系统受激励后的特性确定了一种阻尼系数取值的单曲函数定量约束的方法,并且进行了案例研究,为相关系统的平衡性研究提供了定量依据和分析方法。