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空间堆S-N_(2)O布雷顿—有机朗肯联合系统性能研究与优化

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兵器装备工程学报 2024年第1期45卷 1-11页

作者：苗馨予张昊春马方惟路彤夏彦哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国空间技术研究院空间飞行器总体设计部北京100094

针对空间核动力热电转换系统发电效率无法满足深空探测任务的需求,结合布雷顿循环和有机朗肯循环的热电转换模式,制定了以N_(2)O作为顶部循环工质,利用底部有机朗肯循环对系统余热进一步回收。通过建立联合系统数理模型,研究了系统分流... 详细信息

针对空间核动力热电转换系统发电效率无法满足深空探测任务的需求,结合布雷顿循环和有机朗肯循环的热电转换模式,制定了以N_(2)O作为顶部循环工质,利用底部有机朗肯循环对系统余热进一步回收。通过建立联合系统数理模型,研究了系统分流比、顶部循环涡轮进口压力和温度对系统热力学性能、比质量和经济性能的影响。基于非支配排序遗传算法对系统进行多目标优化来获得系统关键性能指标的帕累托解集。结果表明:与单独顶部循环相比,联合系统热效率提高了约7.77%。通过多目标优化找到多组帕累托解,为高效空间核动力系统设计和优化提供理论依据。

关键词：空间核动力联合系统经济性优化设计

基于改进层次分析法的航天器量化风险分析方法

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航天器工程 2024年第3期33卷 124-128页

作者：赵毅魏玉波赵林谢兆耕王临政中国空间技术研究院北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京卫星环境工程研究所北京100094

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... 详细信息

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。

关键词：空间技术工程风险管理改进层次分析法模糊综合评价法

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跨临界CO_(2)热泵空间应用研究展望

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 23-33页

作者：牛子天付振东苗建印杨琦吴琪杨乐北京空间飞行器总体设计部北京100094 空间热控技术北京市重点实验室北京100094

随着中国深空探测事业的发展,建立月球基地成为未来载人航天活动的趋势,采用基于跨临界CO_(2)热泵的热控系统可以实现高效散热,具备降低辐射器面积和热控系统重量的应用潜力。对跨临界CO_(2)热泵空间应用具备的优势进行了总结,包括实现... 详细信息

随着中国深空探测事业的发展,建立月球基地成为未来载人航天活动的趋势,采用基于跨临界CO_(2)热泵的热控系统可以实现高效散热,具备降低辐射器面积和热控系统重量的应用潜力。对跨临界CO_(2)热泵空间应用具备的优势进行了总结,包括实现辐射器高效散热、热泵系统更高性能系数、压缩机体积更小等。同时指出了跨临界CO_(2)热泵空间应用存在的难题,包括现有热力学模型无法适应空间应用、热泵在低/微重力下油气分离效率低等。基于现存的难题,提出了未来的研究重点,以指导跨临界CO_(2)热泵的后续研究及空间应用。

关键词：跨临界CO_(2)热泵月球基地 COP 航天器热控制油气分离低/微重力

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氟化石墨改性PFPE润滑脂极端环境摩擦学性能

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中国表面工程 2024年

作者：霍丽霞贺颖苟世宁冯凯何成旦李宪强梁鲁周晖兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室北京空间飞行器总体设计部

活动机构在月球等天体表面产生的摩擦热不易消散，造成机构温度大幅升高。现有流体润滑剂在高温下存在抗磨性能不佳、稠化剂易发生相变、粘结等问题。针对空间重载高温活动机构润滑需求，进一步提升流体润滑剂的高温摩擦学性能，开展氟... 详细信息

活动机构在月球等天体表面产生的摩擦热不易消散，造成机构温度大幅升高。现有流体润滑剂在高温下存在抗磨性能不佳、稠化剂易发生相变、粘结等问题。针对空间重载高温活动机构润滑需求，进一步提升流体润滑剂的高温摩擦学性能，开展氟化石墨改性全氟聚醚（PFPE）润滑脂在真空高温极端环境中的摩擦学性能研究。分别采用不同氟碳比与不同粒径的氟化石墨与聚四氟乙烯（PTFE），制备PFPE润滑脂。评价不同的氟化石墨对润滑脂流变性的影响，在25℃大气环境、25℃真空环境以及200℃真空高温环境中，开展摩擦学性能研究。结果表明：纳米氟化石墨对润滑脂在常温下的静态增稠作用最为明显，但在高剪切作用与高温环境中，其增稠作用与微米级氟化石墨的增稠作用接近。在高温下，剪切速率达到10～15 s-1时，氟化石墨由于层间距的增加，将吸附更多的PFPE油分子，导致润滑脂剪切粘度增加。氟含量越高，氟化石墨对PFPE润滑脂在真空常温以及真空高温环境中降低磨损的作用越明显，主要得益于其较高的热稳定性与对PFPE油分子的吸附作用，能够降低PFPE的断链与碳化程度。而粒径的变化并未产生明显降低磨损的作用。研究结果获得氟化石墨的结构对润滑剂高温真空摩擦学性能的影响，为空间活动机构高温润滑提供技术支撑。

关键词：全氟聚醚氟化石墨润滑脂真空高温抗磨损性能极端环境

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大型载人航天器数据存储服务系统设计与应用

航天器工程 2024年第3期33卷 9-15页

作者：李耀楠田巍郝维宁刘雷北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京遥测技术研究所北京100076

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... 详细信息

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。

关键词：大型载人航天器数据存储服务系统坏块管理在轨维修性

应用模糊理论的卫星电源系统状态量化评估方法

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电源学报 2024年第1期22卷 212-221页

作者：杨东刘治钢穆浩北京空间飞行器总体设计部供配电技术研究室北京100094

为了准确获取航天器电源系统在轨健康状态,提出了基于模糊理论的卫星电源系统状态量化评估模型。首先,通过分析某卫星电源系统的运行特点,建立了系统状态评估指标体系;结合实际遥测具有的时变特性,提出电源系统遥测预处理方法和无量纲... 详细信息

为了准确获取航天器电源系统在轨健康状态,提出了基于模糊理论的卫星电源系统状态量化评估模型。首先,通过分析某卫星电源系统的运行特点,建立了系统状态评估指标体系;结合实际遥测具有的时变特性,提出电源系统遥测预处理方法和无量纲劣化度函数;其次,引入变权理论和模糊理论,建立了层层递进的卫星电源系统状态量化评估方法;最后,通过该卫星实际在轨和仿真数据,并与传统方法进行了比较,验证了所提状态量化评估方法的正确性和有效性,且所提出的方法比仅依据阈值判断提前2天评估出系统状态恶化。

关键词：卫星电源系统状态评估模糊理论层次分析法权重

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弱全局信息下巨星座多路并发熵均衡路由策略

宇航学报 2024年第7期45卷 1089-1099页

作者：吴云华初思仪李宗凌毛雨荷岳程斐南京航空航天大学航天学院南京210016 北京空间飞行器总体设计部北京100094 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055

为保障地面系统对巨星座信息的高效获取,考虑实际卫星感知能力的约束,提出一种弱全局信息下巨星座多路并发熵均衡路由策略。首先,根据星座运行模式构建簇群,同时考虑簇的感知能力,建立弱全局信息下的“星-星/星-地”数据传输模型。其次... 详细信息

为保障地面系统对巨星座信息的高效获取,考虑实际卫星感知能力的约束,提出一种弱全局信息下巨星座多路并发熵均衡路由策略。首先,根据星座运行模式构建簇群,同时考虑簇的感知能力,建立弱全局信息下的“星-星/星-地”数据传输模型。其次,综合考虑网络结构、数据流量分布和信息多点频发等因素,对现有算法进行改进,引入熵作为评估节点负载分布均匀度的量化指标,引入惩罚因子对路径成本进行动态调整,并通过滚动窗口法规划巨星座多路并发情况下的对地传输路径。最后,以Starlink一期部署的卫星为例,进行数值仿真,验证所提方法的有效性。

关键词：巨星座弱全局信息数据获取多路径熵均衡低轨卫星

面向预警场景的大规模星座协同调度标准建模与求解方法

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航空学报 2024年

作者：李宗凌龙腾赵保军王天宇伍国华中南大学航空科学与工程学院北京理工大学信息与电子学院中国空间技术研究院北京空间飞行器总体设计部

针对大规模星座任务协同调度具有卫星节点数量多、任务需求规模大、资源使用约束条件复杂，对多节点间协同调度的建模和求解要求较高等特点，本文设计了一种“任务预处理—统一化建模—规范优化求解—在轨指令生成”的阶段式统一化建模... 详细信息

针对大规模星座任务协同调度具有卫星节点数量多、任务需求规模大、资源使用约束条件复杂，对多节点间协同调度的建模和求解要求较高等特点，本文设计了一种“任务预处理—统一化建模—规范优化求解—在轨指令生成”的阶段式统一化建模与求解顶层框架，在此顶层框架之下提出了一种基于改进合同网的多节点即时协同调度算法（CSAICNP），利用模糊寻优结合局部搜索策略提高算法的整体寻优能力。通过开展大量仿真实验，与随机搜索算法、贪婪搜索算法、基于冲突度的任务分配算法、最小负载最先分配算法和基于改进合同网协议的分布式卫星资源调度算法进行结果对比和性能分析，每个实验用例都获得了最佳目标函数值，平均提升了42.13%、41.51%、37.93%、37.53%和18.57%。

关键词：大规模星座协同调度统一化建模规范优化求解天基预警改进合同网

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模拟火壤结壳及其力学性能试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第8期54卷 2393-2400页

作者：党兆龙邹猛宋家锋陈百超申彦齐迎春北京空间飞行器总体设计部北京100094 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022

火星表面除松散火壤外,还有一类特别的火壤类型——硬壳类火星地面,该火壤表层为脆性,底层为松软沙粒,对巡视器移动具有迷惑性。研究以Mars-1和Mars-3模拟火壤为对象,通过喷洒蒸馏水、MgSO_(4)和NaCl溶液,自然风干形成硬质土壳结构。对... 详细信息

火星表面除松散火壤外,还有一类特别的火壤类型——硬壳类火星地面,该火壤表层为脆性,底层为松软沙粒,对巡视器移动具有迷惑性。研究以Mars-1和Mars-3模拟火壤为对象,通过喷洒蒸馏水、MgSO_(4)和NaCl溶液,自然风干形成硬质土壳结构。对所得土壳进行承压、贯入阻力和火星车通过性试验研究,结果表明:细颗粒Mars-1采用饱和NaCl溶液时结壳效果最好,面积最大且整体性强;粗颗粒的Mars-3采用10%MgSO_(4)溶液时结壳效果最好,面积较小,土壳厚度较厚但易碎。Mars-1结壳速度较Mars-3快。承压特性分析中,Mars-1土壳破坏点峰值载荷随NaCl浓度的提高而降低,随MgSO_(4)浓度的提高而升高。两种土样均采用10%NaCl溶液结壳时,贯入阻力最大。对于Mars-1,贯入阻力随NaCl浓度的增加而增加,随着MgSO_(4)浓度的增加而降低。所制备薄壳地形,满足火星车通过性试验需求。以上研究可为星球车行走机构优化设计和通过性能评估提供参考和依据。

关键词：模拟火壤土壳结构承载特性车辆通过性