印度通信卫星系统发展与对抗

该文针对目前印度国家卫星与地球同步轨道卫星合并成为印度通信卫星“INSAT/GSAT”系统,在轨服役的9颗通信卫星采用多星共位技术分布在4个不同位置的地球同步轨道.分析了卫星增强了印度的信息互通能力和执行特定任务的能力,成为印度武器系统的力量倍增器.印度通信卫星系统的对抗技术与装备的开发,不但要考虑通信卫星本身的特点,而且还要结合不同时期用户的不同任务要求,以及环境的影响,发展适合高寒山地环境下的通信卫星对抗技术和装备.     

低轨巨型链形星座解析设计及效能分析

随着微小卫星技术的发展和对地侦察需求的增长,快速设计一个最小卫星数量、低重访时间(10 min内)、具备永久性星间链路的低轨星座成为当前星座设计的热点和难点。针对最小卫星数量实现低重访时间覆盖的问题,提出一种低轨Walker-链形星座及其设计方法,与常规Walker星座的区别为具有一条或多条封闭链状构型,依据覆盖需求和传感器视场角推导了解析设计方法。以对地侦察任务为例设计了一个包含132颗卫星的低轨链形星座,并与常规Walker-δ星座、共地面轨迹星座对比分析效能,验证了其数量优势、低重访时间和永久星间链路特性。     

卫星大功率电缆束温度场建模分析及捆扎热效应研究

随着卫星功率的提高,星上功率电缆载流量和热耗水平大幅增加,热安全性问题凸显,功率电缆精准建模和精细化设计的需求日趋迫切。基于地面试验数据提出了卫星大功率电缆束的热分析建模方法,并给出了电缆安装固定处和捆扎处换热参数的经验值和试验标定值;通过模拟电缆分束和合束捆扎的温度场定量分析了电缆束捆扎的热效应,明确了增强电缆与周边环境的辐射换热是改善电缆束散热条件最有效的手段。文中建立的卫星大功率电缆束热模型可作为星上功率电缆在轨温度预示和精细化敷设设计的重要基础。     

高轨环境下微弱导航信号捕获方法研究

高轨卫星星载GPS应用中,星载接收机接收到的GPS信号是极其微弱的,有时甚至是不连续的。因此,研究高轨环境下微弱导航信号的捕获是极其重要的,它是解决高轨卫星星载GPS应用中的一个关键技术。针对高轨环境下导航星可见性差,信号功率低的情况,提出了一种提高导航信号捕获能力的方法,并在理论上进行了分析论证。结果表明:利用此方法能有效地降低环路门限,大大提高了捕获导航信号的能力。     

国际空间站站载设备的热环境分析

为了对国际空间站(ISS)站载设备进行热分析,利用低地球轨道简化六面体航天器外热流计算公式计算了ISS的轨道外热流,分析了ISS轨道外热流随轨道参数的变化规律;并以阿尔法磁谱仪为ISS站载设备代表,利用其外热流数值模拟结果,分析了ISS部件及操作对站载设备外热流的影响.分析结果表明:ISS的轨道外热流受太阳阳光与轨道面的夹角(β)和ISS与会日点的角距(θ)变化的影响明显;ISS的固定部件对AMS的外热流影响较为稳定;在ISS的可转动部件中,右舷主散热板和左舷太阳能电池板的操作可改变AMS的外热流;ISS正常飞行姿态下的AMS外热流变化规律不适用于ISS正侧边飞行姿态.因此,β、θ、ISS部件及ISS操作均是ISS站载设备外热流的主要影响因素.     

非规则截面散热板内嵌热管的传热能力分析

对一种空间实验装置中电子箱热控制系统的关键热控元件——散热板内嵌热管的传热能力进行了热分析计算.采用热容热阻网络法,建立了非规则截面槽道热管的传热模型,在传热网络分析的基础上,以热管No.21和热管No.22为例,选取空间实验装置在最热工况下稳定运行和最冷工况下从启动到稳定运行两种实验边界条件,计算了热管的传热能力,并与西班牙IberEspacio热管公司提供的传热极限数据进行了比较.结果表明,全部内嵌热管都能在传热极限范围内可靠运行,其中最热工况和最冷工况下热管的最大传热能力分别为工作温度41.7℃时的74.9W·m和-9.3℃时的69.6W·m.     

面向区域导航增强的低轨卫星星座设计

部署低轨导航卫星是对现有卫星导航系统的有效补充,是实现导航增强的重要途径。研究了低轨卫星的星座设计问题,面向区域导航增强的应用需求,采用基于椭圆轨道的星座设计方案,利用卫星在椭圆轨道远地点运动速度慢、覆盖区域大、相对地面滞留时间长等特点,提升其对局部区域的覆盖能力。此外,在Flower星座框架下优化每颗卫星的轨道参数,确保其星下点轨迹重复经过重点区域的中心,延长卫星相对于给定区域的过顶时间。有效改善了过顶时间、覆盖重数、空间几何分布等影响导航性能的关键指标。在以北斗3号系统为导航增强对象的仿真对比中发现,在低轨卫星数量相同的条件下,该文的卫星星座设计方案具有更好的导航增强性能。     

非规则截面散热板内嵌热管的传热能力分析

对一种空间实验装置中电子箱热控制系统的关键热控元件——散热板内嵌热管的传热能力进行了热分析计算．采用热容热阻网络法,建立了非规则截面槽道热管的传热模型,在传热网络分析的基础上,以热管No．21和热管No．22为例,选取空间实验装置在最热工况下稳定运行和最冷工况下从启动到稳定运行两种实验边界条件,计算了热管的传热能力,并与西班牙IberEspacio热管公司提供的传热极限数据进行了比较．结果表明,全部内嵌热管都能在传热极限范围内可靠运行,其中最热工况和最冷工况下热管的最大传热能力分别为工作温度41．7℃时的74．9W·m和-9．3℃时的69．6W·m．     

低轨卫星星座在导弹预警中的应用研究

为了提高潜射弹道导弹早期预警能力,设计了一种低轨道Walker卫星星座。该星座利用低轨卫星对导弹预警卫星系统进行补充,实现对应急任务的快速响应。以预警探测系统的连续覆盖能力为指标,利用STK软件对该设计进行了建模仿真,并就卫星轨道参数、星座构型和覆盖性能等方面进行了详细分析。仿真分析结果表明,该星座可对我国周边局部威胁海域实现97%以上的连续覆盖,并对该区域北纬26°以下的部分实现严格连续覆盖。     

ZDPS-1A卫星电源系统设计与在轨验证

为满足“皮星一号A”（ZDPS-1A）卫星微小型化的要求,提出一种新型电源系统的设计方案.通过采用三结砷化镓（Tri-Junction GaInP2/GaAs/Ge）太阳能电池、锂离子蓄电池等高效、轻型器件和在功率转换、分配电路中大量应用工业级集成电路芯片,以提高卫星功率和电源系统效率.通过简化供配电电路结构,合理规划工作模式,以提高电源系统的可靠性.建立基于Matlab/Simulink的能量平衡仿真系统,以研究卫星的能量平衡.分析卫星电源系统近一年的在轨数据、地面测试数据和仿真数据,结果表明：仿真得到太阳能电池输出平均功率为3.7 W,在轨输出平均功率高于4.5 W,电力充足、储能性能稳定;锂离子电池组功能正常,但工作电压长期高于母线电压设计最大值（4.2 V）,内阻逐渐增加,储能性能随时间下降;各系统负载长期工作后功率有所上升,但整星仍然能够保持能量平衡.     

金属蜂窝夹芯板辐射导热耦合问题

针对金属蜂窝夹芯板,研究了其在气动加热条件下的非稳态传热行为.基于高温传热学原理,通过传热机制分析,建立了蜂窝夹芯板的导热-辐射一维瞬态耦合传热数学物理模型.在此基础上,采用控制容积法,结合蒙特卡罗法,发展形成了求解该类辐射导热耦合传热问题的数值方法,并给出了蜂窝夹芯板当量热导率和典型边界条件下金属蜂窝夹芯板瞬态温度场、非加热面热响应的计算方法,进行了典型算例计算和实验验证.结果表明,所建立的数值计算模型在预报蜂窝结构热响应方面是有效的,而且较之Swann-Pittman半经验关系式,提高了计算精度.     

FEM的焊接式蜂窝铝板疲劳性能研究

针对钎焊蜂窝铝板在不同应力下的疲劳寿命差异,采用有限元软件ANSYS在蜂窝芯的L方向和w方向上分析蜂窝芯边长和壁厚对蜂窝板疲劳寿命的影响．钎焊蜂窝铝板的s—N曲线结果表明,蜂窝板因为其内部蜂窝芯的排列方式不同而产生各向异性,L向的力学性能优于w向．当蜂窝芯子边长和壁厚都相同时,在相同的循环载荷下,蜂窝板的疲劳寿命值随着面板厚度的增加而增大,当面板厚度增加到一定值后,蜂窝板疲劳寿命是相同的．     

LEO/MEO星座组网设计与分析

具有星际链路的低轨(LEO)和中轨(MEO)星座组网,对构建卫星信息传送网络至关重要。该文建立了一种具有星际链路的LEO/MEO双层星座模型,对MEO、LEO星座组网进行分析,设计了卫星信息传送网络LEO/MEO星座组网仿真系统。通过STK仿真,得到LEO/MEO双层星座组网的卫星星座结构、星际和星地链路通断时间、链路传输时延等数据,分析得出具有LEO/MEO双层星座组网的卫星信息传送网络拓扑结构变化数据,并应用到卫星信息传送网络的构建中,为卫星信息传送网络综合性能的评价提供支持。     

Thermal performance of heat pipe with different micro-groove structures

Four kinds of micro heat pipe of trapezoidal groove wick structure with different numbers of grooves or aspect ratios were studied and compared about thermal transfer performances in order to optimize the manufacture of micro heat pipe with groove wick structure. The results show that these micro heat pipes have excellent performance in heat transfer; the equivalent thermal conductivity coefficient is two orders of magnitude compared with that of copper; the number and aspect ratio of grooves have a prominent effect on the performance of such thermal transfer. The optimum number of grooves is lower than 60 and the best aspect ratio is near to 1.5. The temperature and thermal transport rate are almost directly proportional relationship, but this relationship will be broken up suddenly when the critical heat flux is reached.     

低轨星实时自主定轨新方法--"积分滤波法"

讨论了动力法轨道数值积分定轨及几何法定轨存在的问题,进而提出了一种采用观测数据和轨道数值积分融合的实时自主定轨方法。实测数据的计算结果表明,新的定轨方法可以实时自主地得出卫星轨道的位置,并能达到较高的定轨精度。     

Thermodynamic analysis of a space station remote manipulator with a harmonic drive that considers an integrated thermal protection layer.

To eliminate anomalies and improve the performance of a space station remote manipulator(SSRM) used in a dynamically changeable thermal environment, we analyze the thermodynamic behavior of an SSRM that considers an integrated thermal protection system(ITPS). Solar radiative heat gain and loss become equally significant as conductive heat transfers through the interior of the SSRM on orbit. A thermodynamic model of the SSRM with a sandwich ITPS structure is established on the coupling between harmonic drive and changeable thermal environment. A motion precision is proposed to evaluate thermodynamic behavior under continuously changeable thermal circumstances. Simulation results indicate that the ITPS with a corrugated sandwich structure reduces the maximum amplitude of angular position errors to 41.6%, which helps improve the motion precision of the SSRM. The feasible regions for the SSRM in the Low Earth Orbit(LEO) and Geostationary Earth Orbit(GEO) are analyzed, which shows that the proportion of feasible region in LEO is significantly larger than that in GEO.     

复合材料壁板热颤振的有限元分析

壁板颤振是发生在高速飞行器上的一种典型的超音速气动弹性现象。在超音速飞行器的设计中，由于气动加热效应相当剧烈，考虑热效应的壁板颤振问题成为一个不可忽视的气动弹性问题。文中采用von Karman大变形应变一位移关系、气动叻活塞理论以及准定常热应力理论建立了考虑热效应的复合材料壁板颤振的气动弹性力学模型。使用计及壁板横向剪切效应的三结点三角形Mindlin板单元(MIN3单元)推导出考虑热效应的颤振有限元方程，并给出了在频域和时域求解其颤振方程的方法。分别对一个矩形复合材料壁板和梯形复合材料壁板，计算出壁板的颤振边界并分析了温度对壁板颤振边界的影响规律。     

蜂窝夹心板频响特性的研究

在聚氨酯泡沫夹心板频响特性的研究基础上，制备了纸蜂窝为芯材，玻璃纤维布增强的环氧层压板和铜版纸为皮层材料的蜂窝夹心板，借助传统扬声器频率响应特性的测试方法，研究了不同结构夹心板的频响特性。研究结果表明：蜂窝孔径增大，夹心板灵敏度增加，频宽变窄；蜂窝芯厚度增加，起振频率增大，声能在低频处的吸收增加；夹心板的芯层与皮层材料的声学阻抗越匹配，频响曲线越平稳。     

LEO卫星通信信道动态模型建立与仿真

为了建立一个能够反映实际LEO卫星通信信道动态传播特性的仿真模型,在深入研究目前国内外常用的卫星移动通信信道统计模型的基础上,提出了一种动态Loo模型。仿真结果表明：相对于Loo模型,进一步增强了对实际信道动态传播特性的仿真能力。