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数字时代的航天系统工程

机械工程学报 2024年第14期60卷 206-214页

作者：王国庆熊焕侯俊杰中国航天科技集团有限公司北京100048 中国航天科技集团有限公司信息中心北京100048 中国航天系统科学与工程研究院北京100037

航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标,对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理,是支撑我国航天事业成功的重要法宝。进入数字时代,面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战,必需深入研究构建数字时... 详细信息

航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标,对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理,是支撑我国航天事业成功的重要法宝。进入数字时代,面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战,必需深入研究构建数字时代航天系统工程理论方法体系。在对航天系统工程的形成、发展和基本方法论述的基础上,提出数字时代航天系统工程的概念、特征和总体框架,对其转型变革进行系统分析总结。在新一代信息技术的赋能下,航天系统工程将实现以模型取代文档成为技术状态控制和质量管理的重要载体,以高效的在线协同实现研制和管理效率提升,以数据驱动实现精细化管控和科学决策,组织管理趋向于扁平化、融合化、敏捷化和协同化。在组织管理、使能工具、研制模式、质量管理、决策方式、供应链管理等方面将发生深刻变革。以上理论方法体系的提出,结合航天重大任务探索实践,为型号工程管理水平和科研生产能力提升提供理论方法支撑。

关键词：数字时代航天系统工程数字化转型研制模式变革管理变革

引入“互联网+”思维助力军民融合深度发展——中国航天系统科学与工程研究院、上海兴中实业(集团)有限公司“飞天众智中国制造科技服务平台”建设及发展规划侧记

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军民两用技术与产品 2015年第23期 14-16页

作者：贾怡张宏坤张天白中国航天系统科学与工程研究院上海飞天众知科技服务有限公司

为了更好地适应全球制造业向智能化发展的趋势,落实我国创新驱动发展及军民融合发展战略,推进＂中国智造2025＂行动计划实施,把握大众创业、万众创新的良好机遇,加快传统制造业的转型升级,充分释放科技人员的创新活力,2015年,中国航天... 详细信息

为了更好地适应全球制造业向智能化发展的趋势,落实我国创新驱动发展及军民融合发展战略,推进＂中国智造2025＂行动计划实施,把握大众创业、万众创新的良好机遇,加快传统制造业的转型升级,充分释放科技人员的创新活力,2015年,中国航天系统科学与工程研究院（简称＂航天系统院＂）与上海兴中实业（集团）有限公司（简称＂兴中实业公司＂）共同发起并建设了＂飞天众智中国制造科技服务平台”（简称“平台”），旨在为传统制造业引入“互联网＋”发展思维，以市场需求为牵引，进一步推进我国军民深度融合发展。

关键词：中国航天服务平台科技人员系统科学中国制造互联网研究院工程

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近地场景下爆炸型烟雾弹结构仿真方法

兵工学报 2024年第9期45卷 3125-3134页

作者：闫鹏温荣臻盛庆红王博李俊南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 中国航天科技集团有限公司系统工程部北京100048

爆炸型烟雾弹在反制红外武器、保护高价值军事目标方面具有重要意义。目前绝大多数的烟雾仿真模型未考虑到爆炸的矢量信息和近地粒子扩散效果,在壁面效应与空气湍流现象显著的近地场景下对爆炸型烟雾仿真的真实性较低。针对现有方法,在... 详细信息

爆炸型烟雾弹在反制红外武器、保护高价值军事目标方面具有重要意义。目前绝大多数的烟雾仿真模型未考虑到爆炸的矢量信息和近地粒子扩散效果,在壁面效应与空气湍流现象显著的近地场景下对爆炸型烟雾仿真的真实性较低。针对现有方法,在近地场景下对爆炸型烟雾弹仿真精度差的问题,提出一种近地场景下的爆炸型烟雾弹结构模型仿真方法。该方法利用粒子位置信息代替粒子模型的生命周期,以高斯烟团模型为基础,构建了基于爆弹方向和壁面效应的近地烟雾爆炸模型,以提高对近地烟雾弹爆炸场景仿真的精确性。在仿真的图像上采用结构相似度(Structural Similarity,SSIM)分析,经过最佳参数选取实验后,SSIM值达到0.9443,标准差为±0.0005。对比粒子系统-高斯烟团模型、椭球爆炸模型和爆炸型烟雾弹模型,分别高出0.0112、0.1329和0.0063。实验结果对比表明,新模型在烟雾仿真中具有明确的方向信息,对烟雾湍流和壁面效应的细节表达能力更强,对近地烟雾弹爆炸场景的仿真具有更高的精确性。

关键词：爆炸型烟雾弹烟雾仿真粒子系统高斯烟团模型向量法

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基于模型的可靠性、安全性分析方法

科技导报 2024年第8期42卷 101-110页

作者：张金辉赵滟毛寅轩卢志昂杨卓鹏张龙喜中国航天系统科学与工程研究院系统工程研究所北京100037

随着系统日趋复杂,呈现出功能高度复杂、故障动态重构、各领域耦合关联等特点,传统可靠性、安全性分析方法的局限愈加明显。依托于基于模型的系统工程(MBSE)方法的迅速发展,可靠性、安全性工程师提出了基于模型的安全性分析方法(MBSA)... 详细信息

随着系统日趋复杂,呈现出功能高度复杂、故障动态重构、各领域耦合关联等特点,传统可靠性、安全性分析方法的局限愈加明显。依托于基于模型的系统工程(MBSE)方法的迅速发展,可靠性、安全性工程师提出了基于模型的安全性分析方法(MBSA)和基于模型的可靠性分析方法(MBRA)。从故障模型与系统模型如何进行集成、如何提高安全性分析结果可读性、如何设计恰当的安全性分析流程等3方面综述了MBSA研究进展;从如何提高分析工具的自动化程度及适用范围、加强建模语言对可靠性分析的适配能力、构建不同模型间的映射转换规则等3方面综述了MBRA研究进展。从如何设计一套针对安全性、可靠性分析的集成分析流程和如何解决可靠性模型、安全性模型和系统模型之间的接口问题等2方面介绍了基于模型的可靠性、安全性集成分析方法,阐述目前该领域所存在的问题和未来的发展方向。

关键词：基于模型的安全性分析方法基于模型的可靠性分析方法基于模型的可靠性、安全性集成分析方法协同设计基于模型的系统工程

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航天装备体系化仿真发展的思考

系统仿真学报 2024年第6期36卷 1257-1272页

作者：包为民祁振强中国航天科技集团有限公司科技委北京100048 北京宇航系统工程研究所北京100074

新时代航天领域蓬勃发展,航天装备呈现出体系化、新质化、高效能、智能化等新特点,仿真技术作为覆盖论证、研发、试验、制造、训练、维护等全生命周期各阶段的增效赋能手段,在数字航天时代更显重要作用。介绍了航天装备体系化仿真的内涵... 详细信息

新时代航天领域蓬勃发展,航天装备呈现出体系化、新质化、高效能、智能化等新特点,仿真技术作为覆盖论证、研发、试验、制造、训练、维护等全生命周期各阶段的增效赋能手段,在数字航天时代更显重要作用。介绍了航天装备体系化仿真的内涵,阐述了国内外发展现状和实践,研判了未来发展的趋势和挑战,围绕航天装备体系化仿真技术成体系发展、抓重点突破、演进式推升,从技术体系、支撑应用、效用演进等维度提出了设想。结合人工智能、大数据、虚拟现实、数字技术等新兴前沿热点,对其助力航天装备体系化仿真发展进行了思考。

关键词：航天装备仿真技术人工智能数字技术

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氢氧燃气发生器低频燃烧稳定性仿真分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 145-153页

作者：张亚田原潘亮孔维鹏中国航天科技集团有限公司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

针对某氢氧火箭发动机燃气发生器热试车参数存在约200~230 Hz较明显脉动的现象,建立了低频燃烧稳定性仿真数学模型,来分析是否发生了燃烧时滞相关的极限循环低频不稳定燃烧。不同燃烧时滞、喷注器压降和燃烧室容积条件下的仿真结果显示... 详细信息

针对某氢氧火箭发动机燃气发生器热试车参数存在约200~230 Hz较明显脉动的现象,建立了低频燃烧稳定性仿真数学模型,来分析是否发生了燃烧时滞相关的极限循环低频不稳定燃烧。不同燃烧时滞、喷注器压降和燃烧室容积条件下的仿真结果显示:由燃烧时滞引起的低频不稳定燃烧频率显著低于试验结果,试验中低频脉动可能是受到了供应管路声学频率的扰动。进一步分析表明:决定燃烧系统稳定性的关键参数是燃烧时滞与燃气停留时间的比值,当该比值大于临界值时系统趋于不稳定,相反系统趋于稳定。基于仿真数据拟合形成了系统固有频率计算的半经验公式,系统固有频率随着燃烧时滞与燃气停留时间之和增大而降低。获取了在不同压降占比下的稳定边界,随着喷注器压降占比的增大,系统由稳定转为不稳定的燃烧时滞与燃气停留时间的临界比值越大。

关键词：液体火箭发动机低频燃烧稳定性燃气发生器固有频率稳定边界

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大推力液氧煤油补燃发动机分级起动仿真分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 154-162页

作者：张睿文李斌王丹张晓光中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所西安710100 中国航天科技集团有限公司航天推进技术研究院西安710100

分级起动是提高大推力液氧煤油补燃发动机起动品质和发射可靠性的重要措施。通过系统动力学仿真,分析了发动机分级起动特性。采用Modelica语言开发了通用模块化液体动力系统动态特性仿真模型库(Tulips)。基于模型库,自底向上逐层构建和... 详细信息

分级起动是提高大推力液氧煤油补燃发动机起动品质和发射可靠性的重要措施。通过系统动力学仿真,分析了发动机分级起动特性。采用Modelica语言开发了通用模块化液体动力系统动态特性仿真模型库(Tulips)。基于模型库,自底向上逐层构建和验证了发动机系统仿真模型。仿真结果表明:初级工况设置在推力高于额定值40%时起动品质较好;初级工况越低,进入初级工况的延迟时间越长;初级工况较低时,提前推力室点火和燃料节流阀转级时刻,有利于提高起动品质;涡轮泵转动惯量较大时,进入初级工况更平稳。

关键词：补燃发动机分级起动系统动态仿真模型库初级工况

智库研究在新兴产业评估评价中发挥的作用——以太空经济为例

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载人航天 2024年第2期30卷 243-251页

作者：张璋徐广玉王娜中国航天系统科学与工程研究院北京100037

针对智库评估评价对产业发展作用认识不足的问题,以太空经济为研究对象,提出了智库在新兴产业中发挥解码-内化-输出的作用机理,并采用利益相关者方法,从个体、产业、国家3个层面分析出太空经济发展领域智库研究的12类利益相关者;基于作... 详细信息

针对智库评估评价对产业发展作用认识不足的问题,以太空经济为研究对象,提出了智库在新兴产业中发挥解码-内化-输出的作用机理,并采用利益相关者方法,从个体、产业、国家3个层面分析出太空经济发展领域智库研究的12类利益相关者;基于作用机理,分析了国内外智库围绕太空经济开展的研究实践;提出智库要成为太空经济产业分析模型搭建的推动者、产业发展各主体的桥接者、产业政策及行业态势的传播者。研究内容对智库研究在产业培育方面的作用机理探讨具有一定的普适性和实践价值,可为智库发挥公共服务价值、促进太空经济发展提供新的方法和思路。

关键词：智库新兴产业太空经济机理利益相关者

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舱外航天服除湿装置除湿及再生特性

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 165-170页

作者：张震杨润泽卞强臧华兵梁志伟李广利尚文锦中国航天员科研训练中心北京100094 人因工程全国重点实验室(中国航天员科研训练中心) 北京100094

在舱外航天服环境控制与生命保障系统中,除湿装置能够对介质气体中湿气进行去除,可有效提高CO_(2)分压传感器的测量灵敏度。为适应舱外航天服的使用模式、出舱时间,同时延长除湿装置在舱外航天服中的使用次数,提出了使用舱外航天服氧瓶... 详细信息

在舱外航天服环境控制与生命保障系统中,除湿装置能够对介质气体中湿气进行去除,可有效提高CO_(2)分压传感器的测量灵敏度。为适应舱外航天服的使用模式、出舱时间,同时延长除湿装置在舱外航天服中的使用次数,提出了使用舱外航天服氧瓶剩余氧气进行硅胶吹扫再生的方法,为分析除湿装置的除湿特性、再生特性以及使用模式对其性能影响,首先对比了氯化钙、变色硅胶和细孔硅胶等干燥剂的物理特性和除湿性能;其次,采用纯氧吹扫的方式对变色硅胶进行了除湿再生试验研究;最后,对比分析了除湿装置使用模式对其除湿性能的影响特性。试验结果表明:CaCl_(2)颗粒的除湿效果优于变色硅胶,但吸湿后CaCl_(2)干燥剂会出现坍塌短路的现象;在相同试验条件下,变色硅胶的连续除湿时间为32 h,而细孔硅胶的连续除湿时间为23 h;除湿过程经过暂停后,除湿特性发生变化,间断模式的出口绝对湿度随着除湿时间的增加而有所增大,并且高于正常模式下的出口绝对湿度。变色硅胶的物理特性稳定且在满足除湿要求下的除湿时间较长,更适用于该系统中的除湿装置;且变色硅胶经过纯氧吹扫后可循环使用,具备多次除湿功能;间断模式会造成硅胶内部含水量的重新分配,降低除湿装置内硅胶的整体吸湿能力。本研究为舱外航天服环境控制与生命保障系统中除湿装置干燥剂的选择以及再生特性的优化提供了基础数据和理论指导。

关键词：舱外航天服除湿装置硅胶除湿再生