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空间可展薄膜阵列天线构型设计与验证

机械工程学报 2024年第3期60卷 11-19页

作者：谢超张恩杰严飙高峰杨金平房光强王治易上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

面向空间天线大型化、轻量化需求,设计了杆膜一体卷曲展开薄膜阵列天线可展结构,实现了我国首个薄膜阵列天线在轨验证。首先,采用瑞利-里兹法建立了考虑张力作用的薄膜天线一阶弯、扭、摆振动频率近似解析模型,推导了薄膜天线框架结构... 详细信息

面向空间天线大型化、轻量化需求,设计了杆膜一体卷曲展开薄膜阵列天线可展结构,实现了我国首个薄膜阵列天线在轨验证。首先,采用瑞利-里兹法建立了考虑张力作用的薄膜天线一阶弯、扭、摆振动频率近似解析模型,推导了薄膜天线框架结构的一阶扭转振动频率近似解,指导了薄膜天线结构动力学特性的快速分析与参数设计,相比于非线性有限元法,具有高效便捷的特点。其次,研究了薄膜天线主梁截面半径、框架长宽比、张力大小等特性参数对天线振动频率的影响,给出了结构参数的优选范围,通过仿真和试验方法验证了参数设计的合理性。最后,介绍了薄膜天线在轨展开验证情况,试验表明在卫星姿态机动扰动下天线结构保持稳定,验证了结构设计的可行性。

关键词：空间天线可展开薄膜阵列天线构型设计在轨验证

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脉冲激光改性碳纤维复合材料及其金属化研究

表面技术 2024年第11期53卷 228-238页

作者：刘镜波张义萍邓超李龙义王楠樊勋中国电子科技集团公司第二十九研究所成都610036 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094

目的选择性地实现碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)表面良好的导电性,满足它在共形天线上的应用。方法采用波长为1064 nm的纳秒脉冲激光器对惰性极高的CFRP表面进行表面改性处理,并结合化学镀铜技术,制备激光改性... 详细信息

目的选择性地实现碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)表面良好的导电性,满足它在共形天线上的应用。方法采用波长为1064 nm的纳秒脉冲激光器对惰性极高的CFRP表面进行表面改性处理,并结合化学镀铜技术,制备激光改性碳纤维复合材料表面金属层。利用扫描电镜、X射线光电子能谱仪对改性后的材料表面进行表征,利用焊点拉脱方法表征金属层结合力。结果研究表明,激光能量密度越高,则CFRP基材表面树脂被去除得越多;激光搭接率越大,则碳纤维束表面越粗糙;在适当的激光能量密度(60 J/cm^(2))和横/纵向搭接率(50%)下,会产生大量的极性化学基团。当激光能量密度为10~100 J/cm^(2)、激光搭接率为0%时,CFRP表面镀铜层的结合强度为0.57~3.16 MPa,且激光能量密度与镀层结合强度呈正相关。当激光能量密度为60 J/cm^(2)、激光搭接率为−100%~90%时,CFRP表面镀铜层的结合强度为0.19~3.24 MPa,且激光搭接率与镀层结合强度呈正相关。结论脉冲红外纳秒激光在一定能量密度和搭接率的条件下,可改变碳纤维表面形貌、化学成分,实现金属层的制备。

关键词：脉冲激光红外纳秒表面改性碳纤维复合材料化学成分金属化

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基于LS-SVM的精确星光折射导航观测模型

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第4期44卷 20-28页

作者：颜旭王鼎杰张洪波杨行包为民国防科技大学空天科学学院中国航天科技集团有限公司

星光折射自主导航系统的精度受到星光折射观测模型的限制。针对星光折射计算简化与大气参数随高度变化对星光折射观测模型的影响，提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的精确星光折射导航观测模型建立方法。首先通过光线追迹高精度... 详细信息

星光折射自主导航系统的精度受到星光折射观测模型的限制。针对星光折射计算简化与大气参数随高度变化对星光折射观测模型的影响，提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的精确星光折射导航观测模型建立方法。首先通过光线追迹高精度模拟星光折射的过程，未对折射角计算进行简化，考虑大气参数随高度的变化，得到折射真高度与折射角的非线性映射关系。然后利用LS-SVM机器学习算法精确拟合折射真高度与折射角的关系，建立关于折射视高度的高精度星光折射导航观测模型。仿真结果表明，建立的精确星光折射导航观测模型精度较高，平均绝对误差为0.986 m。将该观测模型应用到星光导航系统中，导航精度较高，定位误差平均为130.7 m,平均速度误差为0.147 9 m/s,证明了建模方法的有效性，对于星光折射自主导航的高精度研究具有一定意义。

关键词：星光折射导航观测模型光线追迹 LS-SVM 机器学习

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共光路红外双波段小型化光学镜头分析与设计

红外与激光工程 2024年第4期53卷 149-156页

作者：亓晨靳阳明谢晓喻侯辉辉李永生中国电子科技集团公司第二十七研究所河南郑州450047

针对中长波共光路小型化光学系统设计需求,建立了基于高斯光学与初级像差理论且尺寸受限下的二次成像结构光学指标分配模型。主镜因其边缘光线高度高和承担的光焦度小,其球差、色差和二级光谱是该系统像差的主要来源,为矫正二级光谱,可... 详细信息

针对中长波共光路小型化光学系统设计需求,建立了基于高斯光学与初级像差理论且尺寸受限下的二次成像结构光学指标分配模型。主镜因其边缘光线高度高和承担的光焦度小,其球差、色差和二级光谱是该系统像差的主要来源,为矫正二级光谱,可使用“-、+、-”结构形式的高、中、低相对色散材料的透镜组合作为主镜结构,此时主镜的残余像差较小,采用场镜降低中继镜组光线高度以及非球面矫正球差等方法平衡主镜残余像差。最后开展实例设计,对提出的小型化设计思想进行验证,设计了中波波长3.7~4.8μm、长波波长7.7~9.5μm的共光路双波红外小型光学系统,总长不大于135 mm,结构小巧紧凑,光学传函接近衍射极限,工作温度范围-40~60℃,且对温度不敏感。实现了基于二次成像结构光学指标分配模型的中长波共光路小型化光学系统分析及设计,满足中长波共光路小型化光学系统需求。

关键词：光学设计红外双波段共光路像差矫正杂散光分析

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大气湍流对高分辨率遥感卫星的成像影响研究

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 167-177页

作者：毛红敏丁致雅杨燕燕江苏奇彭建涛曹楠胡立发曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院江苏苏州215009 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009 江南大学理学院江苏无锡214122 中国航天科技集团公司上海卫星工程研究所上海201109

遥感卫星在国防和民用探测等领域发挥着重要作用,而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时,相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先,基于球面波传输模型和Kolmogoro... 详细信息

遥感卫星在国防和民用探测等领域发挥着重要作用,而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时,相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先,基于球面波传输模型和Kolmogorov湍流理论,针对空对地探测湍流波前进行仿真。然后,分析畸变波前随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律,并推导出普适公式。在此基础上,进一步推导出空间相机成像分辨率随相机口径、卫星轨高和大气相干长度变化的计算公式。最后,研究了大气湍流对空间相机调制传递函数(MTF)的影响,并以MTF=0.15为基准,仿真分析了MTF相对误差随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律。本研究为高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供理论依据。

关键词：高分辨率卫星大气湍流空对地观测成像质量

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高功率S波段注入锁定频控功率源研究

强激光与粒子束 2024年第9期36卷 31-36页

作者：刘臻龙中国电子科技集团公司第十研究所成都610036

针对高功率微波源在深空通信、空间无线能量传输和高功率超导线性加速器等应用中的实时功率控制难题,提出了一种利用注入锁定频率控制输出功率的方法。从理论上分析了注入锁定频控功率源的可行性,并基于双路S波段20 kW高功率磁控管完成... 详细信息

针对高功率微波源在深空通信、空间无线能量传输和高功率超导线性加速器等应用中的实时功率控制难题,提出了一种利用注入锁定频率控制输出功率的方法。从理论上分析了注入锁定频控功率源的可行性,并基于双路S波段20 kW高功率磁控管完成了注入锁定频率控制输出功率的实验。实验结果表明,当双路20 kW磁控管的自由振荡频率或注入功率不同时,双管合成的输出功率可通过注入频率实现有效控制,功率控制的范围达到了3 dB,注入锁定的带宽达到了4.0 MHz,输出频谱尖锐,无啁啾颤噪,杂散抑制比为-65.0 dBc@500 kHz。该系统合成输出功率达到了33.9 kW,系统效率约为86.6%。上述研究结果为磁控管在高功率微波领域的应用起到了重大推动作用。

关键词：磁控管功率合成高功率效率功率控制

基于CRITIC和云模型的航天标准化师评价方法研究

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载人航天 2024年第1期30卷 104-111页

作者：曹志成中国航天标准化研究所北京100071

针对目前航天标准化师评价方法存在的问题,建立了基于CRITIC和云模型的评价模型。首先,采用文献成熟的评价指标构建了航天标准化师评价指标体系;其次,用CRITIC法对专家评分进行处理,并确定了评价指标的权重;然后,建立了云模型评价方法... 详细信息

针对目前航天标准化师评价方法存在的问题,建立了基于CRITIC和云模型的评价模型。首先,采用文献成熟的评价指标构建了航天标准化师评价指标体系;其次,用CRITIC法对专家评分进行处理,并确定了评价指标的权重;然后,建立了云模型评价方法对航天标准化师进行评价;最后,对模型进行了实例分析。结果表明:该模型是一种合理科学的评价优选模型,能够针对航天标准化师的评价工作取得合理和有效的结果。

关键词： CRITIC 云模型航天标准化师评价方法

地形遮蔽下的电磁波绕射效应对机载电子战影响

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1185-1192页

作者：张施雨吴煜熊怡因中国电子科技集团公司第二十九研究所四川成都610036

针对机载电子战中经常遇到的地形遮蔽问题,定量分析了遮蔽条件下电磁波绕射效应对机载电子战设备的影响。首先基于传统刃形单峰绕射模型提出了在地球曲率下山峰绕射高度的计算方法;然后基于Picquenard刃形多峰绕射模型提出了地球曲率下... 详细信息

针对机载电子战中经常遇到的地形遮蔽问题,定量分析了遮蔽条件下电磁波绕射效应对机载电子战设备的影响。首先基于传统刃形单峰绕射模型提出了在地球曲率下山峰绕射高度的计算方法;然后基于Picquenard刃形多峰绕射模型提出了地球曲率下的主峰迭代搜索算法;最后利用构建的电磁波绕射模型,提出了机载电子战在地形遮蔽情况下的对抗策略。将算法嵌入模型后,通过比对仿真结果与真实试验数据,表明所提算法可适用于计算地形遮蔽对机载电子战设备的影响。

关键词：地形遮蔽电磁波绕射机载电子战电子对抗

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膨胀循环氢氧发动机低箱压起动特性研究

低温工程 2024年第2期 86-91页

作者：李锦江吴瑾清孙慧娟崔荣军张楠北京航天动力研究所北京100076 中国航天科技集团有限公司低温液体推进技术实验室北京100076

为满足长时间在轨低温上面级对发动机低入口压力起动的需求,对膨胀循环氢氧发动机低箱压起动特性进行了仿真和试验研究,建立了较为准确的起动特性仿真模型,完成了地面环境和高空模拟环境氢入口低箱压起动试验。结果表明,氢入口压力越低... 详细信息

为满足长时间在轨低温上面级对发动机低入口压力起动的需求,对膨胀循环氢氧发动机低箱压起动特性进行了仿真和试验研究,建立了较为准确的起动特性仿真模型,完成了地面环境和高空模拟环境氢入口低箱压起动试验。结果表明,氢入口压力越低,发动机起动加速性越慢,两者呈类似双曲线关系;降低喷管出口背压有利于发动机起动,氢入口压力越低,背压对起动加速性的影响越大。

关键词：膨胀循环发动机低箱压起动特性 AMESim