"嫦娥五号"月球探测器隔热组件高温模拟与控制技术

"嫦娥五号"月球探测器在着陆时要承受相当大的着陆冲击载荷,一般采用大推力器来降低其着陆速度。推力器附近的隔热组件由于受到辐射和羽流的综合影响,其温度会在140 s内达到1000℃左右。文章利用在真空条件下红外加热的方法,采用非线性变增益PID控制器对隔热组件进行温度控制,以模拟发动机工作的温度边界条件。为此,研究了红外灯加热器的动态特性和高精度快速温度控制算法,并在真空容器内搭建高温模拟与控制系统,进行了该模拟方法的试验测试及验证。研究结果表明:对于970℃的目标温度,控制算法使隔热组件温度达到稳定状态的时间为135 s,超调量为0.5℃,在实际试验中取得良好的控制效果。     

基于核主成分分析的空域复杂度无监督评估

空域复杂度评估作为衡量空域运行态势、管制员工作压力的关键手段,是运行调控的基础。由于影响因素众多,不同因素间耦合关联复杂,且标定样本很难获取,空域复杂度的准确评估被公认为航空领域的一个挑战性问题。提出了一种空域复杂度的无监督评估方法。首先通过核主成分分析挖掘原始样本各维度的非线性耦合关系,准确提取能够最大化复杂度评估信息量的主成分,进一步设计了可按需定制的主成分聚类方法,实现了无监督条件下空域复杂度的准确评估,为空域划分、流量管理提供了有效的技术支撑。     

基于“时间-特征”协同注意力的机场快轨客流预测

机场快轨客流的准确预测是实现机场轨道交通系统智能化、精细化、高效化管控的基础,对提升机场服务水平和运行效率有着重要意义。由于影响因素众多、相互耦合,且因素对客流时序影响机理复杂,机场快轨客流的准确预测极具挑战。提出了一种基于“时间-特征”协同注意力机制的机场快轨客流预测模型,实现了精准捕捉多维因素在不同时序上对机场快轨客流的影响。基于北京首都国际机场快轨实际客流数据进行实验,结果表明了所提方法的有效性。      

基于一维稳态导热模型的多层组件常压隔热性能试验研究

为准确获取被多层组件包覆的空间站常压热试验之热边界,文章基于一维稳态传热模型,对15单元多层组件的等效隔热性能进行了常压环境下的试验测量。结果表明:该组件的热特性较稳定,且受环境温度影响较小,忽略相关测量误差可以近似认为其当量导热系数为0.02 W/(m·K),等效热阻为2.88℃/W。研究结果可用于空间站常压热试验的热边界分析,为常压热试验的准确开展提供数据支撑。     

大功率通信卫星热真空试验闭环控温方法

为了提高大功率通信卫星整星热真空试验的控温精度、降低控温风险,设计了一种应用PID闭环控制技术对星上热管网络进行闭环控温进而对整星温度进行自动控制的方法。在某大功率通信卫星整星热真空试验中,进行了星上典型热分区的PID参数自整定试验,并参考自整定试验结果确定了星上PID自动控温参数,应用PID闭环自动控温方法对卫星进行整个热真空试验过程的自动控温,控温精度达到±0.5 ℃,满足试验控温要求,提高了试验控温的准确性与安全性。     

基于VEE与Nport的控温仪状态参数远程监控系统设计

为了减轻试验人员劳动强度,避免人为操作失误导致的数据失真与控温风险,提高航天器真空热试验自动化水平,设计了基于VEE与Nport的控温仪状态参数远程监控系统。利用NPORT-5610将RS-232协议转换为TCP/IP协议,使控温仪成为具备网络接口的组网仪器,采用VEE可视化编程语言开发了系统软件,实现了计算机对控温仪状态参数的远程监控。该系统结构模型合理,软硬件设计可行,具有灵活的扩展性和伸缩性,曾在某型号航天器真空热试验中成功应用。     

钨铼热电偶在航天器真空热试验中的应用

目前国内在航天器热试验温度测量方面还没有开展超过1400℃的超高温测量技术研究。文章基于航天器热试验常用热电偶测温原理,分析了钨铼热电偶的结构及制造工艺,并搭建一套热试验测量系统以验证其在航天器真空热试验温度测量系统中的应用。试验结果及数据分析表明,在真空低温环境下钨铼热电偶能够实现1600℃温度测量。     

基于IVI驱动的真空热试验数据采集系统软件开发

目前国内大型空间环境模拟器配备了多种型号的数据采集系统,主要负责完成对多种数据信号的综合测试。文章以Keithley 3706数据采集系统为设计对象,在VB6.0的开发环境中设计了基于IVI驱动的数据采集软件,给出了IVI驱动的设计过程及软件代码。实践表明,IVI驱动的引入提高了数据采集系统的开发效率,降低了研制成本,实现了数据采集系统的硬件无关性。     

航天器热平衡温度预测的粒子群算法

为解决航天器热平衡试验温度外推预测方法中存在的问题,提出了热平衡温度预测的粒子群优化算法。根据热平衡温度模型,建立待优化的目标函数以及热平衡温度粒子群算法的计算流程。依据某型号卫星热平衡试验的前期温度数据,对热平衡极限温度以及瞬时温度进行预测,并与实测数据进行了比对。计算结果与实测数据相比具有较好的一致性,所提出的方法可有效地应用于航天器热平衡试验温度预测。     

石英灯阵高温试验环境换热特性仿真分析

为了分析高温试验环境下不同条件对试件温度的影响,文章建立了高温试验环境的传热模型,采用计算流体动力学（CFD）方法结合Discrete Ordinates（DO）辐射模型,计算分析了不同热源温度、不同试件尺寸以及隔热层有无加装反射涂层情况下石英灯加热器加热试件时的温度分布特性。结果表明：在同样的热源温度下,隔热层加装反射涂层的试件表面温度比无反射涂层隔热层的高18%;由于边界效应的弱化,大尺寸试验件的表面不均匀度＞14%,而小尺寸试验件的表面不均匀度＜1%;使用小尺寸试验件且隔热层有反射涂层时,在150 s、试验件温度达到1500 ℃时需要的加热热流密度达1122 kW/m²。以上研究结果可为高温环境模拟试验台的设计提供参考。