航天器工程

研究与设计

  • 应用紫外敏感器的高轨卫星自主导航技术

    庄海孝;吴茹菲;武江凯;张强;李冉;刘忠汉;

    针对高轨卫星在无地面测控站支持下难以实现高精度自主导航,卫星的自主生存能力不足的问题,文章提出一种利用地球紫外波段和恒星可见光波段为卫星进行自主导航的技术并进行了在轨验证,该导航方法利用视场1观测恒星可见光波段,视场2观测地球紫外波段。视场1利用星敏感器全天球识别算法识别所有恒星星像,识别结果的光轴指向作为恒星矢量;视场2被用来对地球紫外波段轮廓成像,计算得到地心矢量在卫星本体坐标系中的方向,通过高精度的系统偏差标定,实现了目前国内较高精度的高轨卫星天文导航应用。

    2024年03期 v.33;No.166 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1381K]
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  • 大型载人航天器数据存储服务系统设计与应用

    李耀楠;田巍;郝维宁;刘雷;

    针对载人航天器数据规模大、多源并发存储、平台安全性要求高、长期在轨运行的特点,文章提出了一种适用于大型载人航天器的数据存储服务系统通用架构。介绍了数据存储服务系统应用的多项关键技术,采用元数据分离方法实现了任意数量和任意类型关键数据的存储和回放,通过数据同步和电气隔离等设计方法使系统具备在轨维修更换的能力,采用存储空间映射的方法实现对非易失闪烁存储器(FLASH)坏块故障的屏蔽,保证了长期工作时数据存储的高可靠性。提出的数据存储服务系统服务于在轨应用,验证了设计的可行性,可为后续航天器数据存储系统的设计提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
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  • 应用自适应HP滤波的卫星遥测数据预测方法

    李志强;李鸿飞;秦巍;赵琦;刘秉昊;

    在应用HP(Hodrick-Prescott)滤波的卫星遥测数据预测方法的基础上进一步研究,提出了基于二分法和琴生不等式判别的自适应HP滤波的遥测数据预测方法,有效解决了平滑参数的选择困难。同时,趋势项和波动项预测在应用HP滤波的方法的基础上有创新和优化,分别采用了线性预测模型和自回归单整移动平均(ARIMA)模型,有利于有效趋势特征提取和模型参数调整范围的优化。应用文章方法对卫星在轨行波管阳极电压数据进行分析,证实了方法的正确性和有效性。此方法可有效提高预测精度,实现遥测数据中长期预测,在卫星故障诊断和预警方面具有工程应用价值。

    2024年03期 v.33;No.166 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 3768K]
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  • 一种卫星遥测数据多参数预测方法

    林启杨;张昊鹏;皮德常;

    针对目前遥测数据多参数预测精度不足的问题,文章提出一种基于图注意力网络和时域卷积网络的预测方法。首先,采用多尺度时域卷积残差网络组件提取遥测时序数据在不同时间跨度下的时间依赖关系,以捕捉时间模式;随后,利用图结构学习组件自动获取遥测数据变量之间的空间依赖关系,以捕捉空间模式;最后,将图节点特征表示与数据嵌入表示进行融合,增强图注意力网络在信息聚合和消息传递过程中的学习能力。在某卫星遥测数据集上的应用结果表明:该方法比双向长短期记忆网络(LSTM)模型的平均绝对误差(MAE)降低62.38%,显著提高了遥测数据多参数的预测精度,为保障在轨卫星正常运行提供了更多决策分析支持。

    2024年03期 v.33;No.166 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K]
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  • 分块式空间望远镜无线大功率高效能量传输技术研究

    王钰峣;黄巧林;姜伟;

    针对分块式空间望远镜主镜的电能供应需求,解决传统有线传输方式难以接线、接口复杂等多种问题,依据主镜指标要求以及主镜装配流程,提出了一种用于可组装空间望远镜主镜系统的近场无线能量传输总体方案,建立无线能量传输系统模型,分析了影响系统传输效率的重要参数,并对关键参数对传输功率及效率的影响进行了仿真分析,所设计的磁耦合机构可满足可组装分块式空间望远镜主镜无线能量传输对功率、效率及传输距离的需求,最后通过仿真与实验装置验证,结果表明所提出的近场无线能量传输方案与线圈设计具有传输功率大、效率高的特点,解决了空间望远镜分块式主镜系统的能量供应问题。

    2024年03期 v.33;No.166 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • 航天器大功率固态配电关键技术研究

    赵建伟;李化义;张明;范建锋;董浩轩;黄雷;刘俊尧;

    大功率固态配电需要解决在开关过程中电压变化率和电流变化率较高的问题,抑制在短路保护过程中功率管漏极和源极存在的振荡和高电压应力。采用“慢开通,慢关断”的控制方式,降低了开通和关断过程中的电压和电流变化率。通过降低关断过程中电流变化率和增大振荡回路阻尼的方法,抑制了短路保护关断过程中功率管漏源电压应力和振荡。在此基础上,研制了160 V/200 A固态配电样机,实验验证表明所采用的方法是有效的。该方法提高了大功率负载的配电可靠性,可为大功率固态配电在航天领域的应用提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2831K]
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  • 一种低轨卫星太阳电池阵电流异常下降检测方法

    孙永进;陈曦;王少林;

    为了及时、准确诊断低轨卫星太阳电池阵电流异常下降问题,提出一种太阳电池阵电流异常下降检测方法,以及时、有效识别并发现故障。首先,分析影响太阳电池阵电流的有效太阳光强、温度、任务和数据质量等因素。然后,把有效太阳光强、温度环境的影响作为误差项处理,对任务和数据质量等影响因素通过滤波或数据修复的方式进行处理。最后,通过比较每天太阳电池阵电流最大值平均值的方式识别电流异常下降。利用在轨卫星实际遥测数据对方法进行验证,结果表明:检测方法诊断精度高于1.5%,能及时、准确实现低轨卫星太阳电池阵电流异常下降故障检测。

    2024年03期 v.33;No.166 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2449K]
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  • 航天器轻型低温多层组件的隔热性能研究

    李进;周晓云;赵啟伟;毛俊俊;

    低温多层隔热组件作为重要的航天器热控产品之一,通常用于舱内设备的隔热,以及减少航天器舱板、舱外设备等与外部空间的辐射换热,它在热控分系统产品配套的质量占比也较为可观。随着大型航天器向高性能、高载质比等方向发展,热控产品的减重需求日益突出。针对减重需求所开发的轻型低温多层隔热组件,反射屏采用了双面镀铝聚酯凸纹薄膜,兼顾了反射屏与间隔层的隔热功能,从而实现了结构优化。针对这种新型轻质多层的隔热性能,开展了试验研究,辅助以仿真计算验证,并通过在轨飞行数据进一步验证其有效性。结果表明:在相同的试验条件下,轻质多层的当量辐射率相较于传统多层提高了约30%,质量降低了约35%;适当考虑不确定度,参数取值0.03合理,隔热性能较好,满足大多数航天器使用要求,可作为轻量化的隔热材料在宇航领域广泛推广应用。

    2024年03期 v.33;No.166 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1218K]
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  • 航天器流体回路泵智能故障诊断方法

    余溢方;黄首清;刘庆海;王郅豪;周昊澄;王晶;

    开展了航天器流体回路泵智能故障诊断方法研究,将BP神经网络、粒子群优化(PSO)-BP神经网络、遗传算法(GA)-BP神经网络和模糊神经网络4种模型应用于故障诊断,以温度、流量、出口压力、转速4类状态参数作为神经网络输入,状态标志作为输出进行训练,通过均方误差、相关系数、模型训练评分对模型训练效果评价,从而实现模型优选,完成故障诊断。利用在轨遥测数据进行应用验证,结果表明可以准确识别流体回路泵的正常和叶轮卡死泵功能丧失两种在轨实际状态类型,且模糊神经网络相对其他3种神经网络具有更好的诊断效果。

    2024年03期 v.33;No.166 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 航天器复合材料桁架连接增强方法与验证

    马超;王志国;张如变;胡宗文;刘良威;陆晴;陈红飞;胡敏;

    大型航天器主承载复合材料桁架局部承受过大的轴向拉伸载荷时,存在接头与杆件拉脱破坏的风险。基于胶接桁架碳纤维分层破坏机理,提出了外套管增强胶接、锥面配合增强胶接和组合增强胶接3种连接增强方案,通过优化传力路径达到降低层间应力的目的。针对3种连接增强方案,投产了相应的试件开展性能测试。经试验验证,胶接增强设计方法能够有效提高承载能力33%~66%,极限拉脱力达到200 kN,可为大型航天器主承载桁架研制提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K]
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  • 航天器复合材料产品关键工序质量控制研究

    李莺歌;张璇;姚双;张玉生;

    针对航天器复合材料产品系统复杂,研制技术难度大、成本高,以及多品种、小批量的生产模式导致可用于关键工序识别的样本数过少问题,从解决逐层分解法对关键工序识别和统计过程控制技术对工序质量控制的局限性出发,提出航天器复合材料产品的关键工序识别思路,构建关键工序识别指标体系,规定指标量化数值的计算方法。采用因果图法,从人、机、料、法、环、测6个方面逐一梳理关键工序质量的影响因素,明确设计工艺性审查、工艺方案设计、工装设计、工艺规程设计、过程实施、过程检验、成品检验和检验信息反馈应用的质量控制措施。将上述措施应用于航天器复合材料载荷适配结构的研制,产品各项关键/重要特性均得到有效控制,实现以预防为主的质量控制与管理要求,研究结果可为航天器制造工序质量控制提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 74-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2643K]
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发展与综述

  • 地月空间态势感知与应对策略研究

    何熊文;陈朝基;张哲;封宇航;黄荣;翟志哲;贾雨棽;杨乐;高冉捷;

    地月空间态势感知是对地月空间活动所依赖的空间环境,以及地月空间相关力量的一切要素、活动和事件的当前情况的认知和未来的预测。文章调研了地月空间态势感知目标——空间碎片和微流星、地月空间目标等的研究进展,总结了其发展趋势;提出了地月空间态势感知与应对系统的功能、组成,架构设计技术、智能规划与决策技术等核心技术规划,以及加快构建地月空间态势感知与应对系统、加快布局人工智能等先进技术应用的发展建议。上述研究结果可为我国未来地月空间态势感知能力的构建提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2258K]
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  • 国外地月空间通信与导航服务系统发展研究

    王帅;

    随着月球探测的持续升温,地月空间通信、导航、网络服务的需求快速增长,美欧等开始推动商业力量建立地月空间通信与导航服务系统。文章对国外地月空间通信与导航服务系统的发展进行全面分析,梳理了政府航天机构正在推动的月球网络(LunaNet)、月光(Moonlight)倡议等月球通信与导航服务计划,以及商业公司在政府机构引领下实施的地月自主定位系统技术操作与导航实验(CAPSTONE)、月球探路者(Lunar Pathfinder)、秒差距(Parsec)等系统与技术研究项目。在此基础上,研究分析地月空间通信与导航服务系统发展的深空光通信、月球表面蜂窝通信、网络安全等关键技术;给出系统发展趋势,如服务加速发展、注重通导一体化、重视国际标准制定;提出规划长远发展路线图、加强国际合作、促进公私合作等启示与建议,可为地月空间通信与导航服务系统的发展提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2126K]
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  • 光学成像卫星实景三维技术应用及启示

    张耀欣;张京波;刘韬;

    文章归纳总结了具有实景三维应用能力的光学成像卫星的发展,调研了目前国外卫星实景三维技术应用产品,梳理了近年国外卫星实景三维产品在高精度三维基础数据开发、目标指示等方面的应用,研究了实景三维产品在遥感领域的市场潜力,提出光学成像卫星实景三维技术应用已成为国家的重要数据资源和生产要素,在民商用领域,卫星实景三维技术应用是引领遥感产业跨越式发展的途径之一。

    2024年03期 v.33;No.166 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1175K]
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  • 航天器多端口电源控制器拓扑推演和优化方法综述

    刘乾石;朱立颖;李海津;张晓峰;刘奕宏;刘治钢;

    电源控制器需要完成输入、储能和输出端口功率之间的控制,随着更多不同类型能源接口的加入,具有高功率密度、高效率和其他高性能的多端口变换器成为电源控制器的理想解决方案,其拓扑是实现航天器供配电功能的重要基础。文章针对航天器多端口电源控制器拓扑结构电路应用和任务专项需求,对多种拓扑推演方法和拓扑主要性能优化措施进行详细的调研和总结;在此基础上提出拓扑结构设计重点发展方向,例如归一化的拓扑推演流程、完善的电路拓扑性能优化方法和基于总体角度的电源控制器设计思路。上述研究结果可为更远距离空间探测、更大规模航天器供配电系统建造和航天任务中新型能源管理设计提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 101-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 4341K]
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管理与实践

  • 基于技术与经济同步控制的航天器项目管理实践

    王小岛;李晓亮;

    为适应新时期航天器研制高质量发展需求,针对项目研制技术方案与经济方案不匹配问题,文章提出在研制流程中全面实施技术与经济同步控制方法,建立技术与经济双审查机制,实现以技术基线与经济基线为核心的双向管理和迭代控制。经实践应用,通过实施同步控制,在保证项目功能性能的前提下,优化资源配置,提升研制效益,可为航天器项目管理提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 111-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K]
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  • 基于数据驱动的航天器科研管理模式探索及实践

    王松;费迪;王硕;邢超;周轶丁;姚猛;夏宁;乐群星;金洋;郝生跃;

    针对航天器传统科研管理模式在项目管理要素联动、研制队伍协同、研制任务实时管控、研制资源统筹分配、矩阵式管理效能发挥等方面难以适应研制任务剧增的任务形势的问题,文章提出了基于数据驱动的航天器科研管理模式,建立了信息化系统并在企业全范围推广应用,企业和项目决策层能够全面掌控研制信息、准确高效实施决策。经重大工程任务航天器研制管理应用验证,结果表明:该方法保证了航天器项目管理和企业统筹管理的成效,有力支撑了研制任务顺利实施。

    2024年03期 v.33;No.166 115-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1811K]
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  • 基于改进层次分析法的航天器量化风险分析方法

    赵毅;魏玉波;赵林;谢兆耕;王临政;

    航天器研制风险的量化分析与评估能够有效提高资源投入和风险控制措施的精准性。为满足当前航天器项目对风险量化管理的要求,航天器风险识别与控制应覆盖研制全流程。文章采用改进层次(AHP)-模糊综合评价法,给出了风险分析与评估的方法及流程,并以遥感领域发射卫星为例,基于项目特点建立了覆盖技术、费用、质量、管理四个方面的风险要素集,运用专家打分得到风险评价隶属度矩阵,对风险等级进行科学量化,对项目间、项目内部风险要素进行分析,给出风险控制重点项目。在风险因素增多、项目数量上升的情况下,风险量化分析方法能够在比较项目间风险的严重程度、合理分配资源方面,为管理者提供更好的决策支撑。

    2024年03期 v.33;No.166 124-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 968K]
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测试与试验

  • 基于软件无线电的通信卫星柔性测试技术

    侯国帅;黎明;柴源;刘博远;倪睿;孙华鑫;

    针对通信卫星有效载荷地面测试系统专用化程度高、人员操作性差、软件兼容性低、迭代更新成本高的问题,文章提出一种基于软件无线电的卫星柔性测试技术,发挥软件无线电支持高级语言编程和灵活程度高的特点,将不同通信卫星有效载荷体制以软件自定义实现的方式统型到通用的硬件平台,设计可用于各型通信卫星有效载荷测试的通用化地面测试设备,实现卫星有效载荷测试技术经济一体化。经在卫星移动通信载荷和航空监视载荷中实际测试验证,结果表明:基于软件无线电的卫星柔性测试设备满足通信卫星有效载荷的测试需求,可为软件无线电技术在卫星测试领域的探索和应用提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 129-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1265K]
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  • 基于总线故障注入的卫星热控自主管理软件测试方案

    刘鹤;张晓明;张月;

    针对卫星热控分系统设计的新状态,梳理了热控自主管理软件中多点控温功能、跟踪控温功能及热敏电阻故障处理功能的测试需求,提出了基于总线故障注入的热控自主管理软件测试方案。该方案通过将故障注入设备接入卫星数据总线的方式仿真总线遥测,验证热控自主管理软件处理结果的正确性。与现有基于热敏电阻等效器的测试方案相比,该方案能够在保证测试有效性的同时简化所需地面测试设备及电缆,提升工作效率。文章给出了测试方案步骤,可为卫星自主管理软件测试提供参考。

    2024年03期 v.33;No.166 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1715K]
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  • 嫦娥六号实现人类历史上首次月球背面采样返回

    <正>~~

    2024年03期 v.33;No.166 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 《中文核心期刊要目总览》2023年版入编通知

    <正>《航天器工程》主编先生/女士:我们谨此郑重通知:依据文献计量学的原理和方法,经研究人员对相关文献的检索、统计和分析,以及学科专家评审,贵刊《航天器工程》入编《中文核心期刊要目总览》2023年版(即第10版)之航空、航天类的核心期刊。《中文核心期刊要目总览》2023年版从2021年10月开始研究,研究工作由北京大学图书馆主持,共32个单位的148位专家和工作人员参加了本项研究工作,全国各地9473位学科专家参加了核心期刊表的评审工作。

    2024年03期 v.33;No.166 142页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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