空间控制技术与应用

Select 微重力环境下导流叶片流体传输速度的试验研究

庄保堂, 李永, 潘海林, 胡齐, 李泽

2012, 38(6): 1-5. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.001

摘要 ( 754 )

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导流叶片是板式表面张力贮箱的关键部件之一，微重力条件下，它的流体传输性能决定了表面张力贮箱的推进剂管理能力.搭建导流叶片模型试验系统，针对不同截面形状的导流叶片模型的流体传输行为进行微重力落塔试验研究，得到微重力环境下导流叶片流体传输规律.试验结果表明，不同截面形状的导流叶片对流体传输性能有较大影响，合理设计导流叶片截面形状可有效地控制液体传输速度,并且为推力器提供不夹气的推进剂.该试验成果不仅为新型板式流体管理部件优化设计提供参考，同时也为空间环境下流体控制提供了一种新的方法.

Select 再入动力学的性质及其在轨迹优化中的应用

王泽国, 孟斌

2012, 38(6): 6. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.002

摘要 ( 701 )

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考虑具有终端约束和过程约束的探月返回飞行器再入轨迹设计问题, 通过将性能指标泛函定义为再入终端位置误差的平方和, 再入轨迹设计问题转化为具有过程约束和状态方程约束的优化问题. 首先仅考虑状态方程约束, 利用最大值原理, 得到该优化问题的必要条件, 选取间接法中的共轭梯度算法求解最优控制量. 进而针对轨迹约束问题, 研究了再入过载和轨道飞行段飞行距离与航迹角以及倾侧角的关系, 在此基础上, 提出了采用调整初始倾侧角序列的方法实现过程约束. 该算法克服了罚函数方法中需要调节参数较多的问题, 并且物理意义明确, 实现简单. 最后, 给出了Apollo再入轨迹优化的数值仿真算例, 验证了所给出算法的有效性.

Select 双组元离心式喷注器雾化性能的大涡模拟数值研究

汪凤山, 毛晓芳, 虞育松, 张榛, 王平

2012, 38(6): 13. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.003

摘要 ( 667 )

PDF (1066KB) ( 866 )

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基于气液两相体积混合分数建立某型双组元离心式喷注器内部流场及雾化场的数学模型，并采用大涡模拟(LES)方法对其雾化性能进行研究.计算结果表明，喷注器外路喷射速度低于内路喷射速度，内外两路同时喷射时，两路相互影响，雾化锥角增加；随着喷注器出口直段长度的增加，内外路喷射速度和流量系数均呈单调下降趋势；随着喷注压降的增加，喷注器流量系数和出口喷射速度随之增加，而雾化粒度不断降低，雾化锥角不断增大.

Select 一种具有饱和积分项的卫星姿态控制律

胡锦昌, 张洪华

2012, 38(6): 18.

摘要 ( 580 )

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具有固定配平攻角的飞行器升力大小不可控，只能通过单通道的滚动控制实现飞行轨迹的控制.为实现精确制导，提出了一种基于固定配平攻角飞行器的滚转制导律.建立了固定配平攻角飞行器相对目标点的运动关系方程，分析了方程中各部分的物理意义；给出了滚转制导的基本导引关系，证明了基本导引关系的正确性，得出了滚转制导指令的计算方法；通过数学仿真分析了滚转制导导引弹道的特点.仿真表明，滚转制导通过一定的滚动策略消耗掉了多余的升力，达到了精确控制飞行器落点的目的.

Select 基于单X射线探测器的航天器深空巡航段自主导航研究

杨成伟, 郑建华

2012, 38(6): 27. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.006

摘要 ( 626 )

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为提高X射线脉冲星自主导航系统的工程实用性，提出一种利用单X射线探测器的深空巡航段自主导航系统，以脉冲星的脉冲到达太阳系质心时间差值作为基本观测量，利用美国“深空一号”任务中的批处理加权最小二乘滤波算法，估计航天器的位置和速度.以“深空一号”任务星际巡航段轨道为例，进行了数学仿真，并分析了脉冲星个数、脉冲星测量数据批数及定轨周期对导航结果的影响，并同卡尔曼滤波方法进行了比较，仿真结果表明了该系统的可行性和有效性.

Select 1000N·m·s控制力矩陀螺噪声测试与分析

武登云, 李刚, 鲁明

2012, 38(6): 31.

摘要 ( 754 )

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针对面向分布式航天器系统应用的多Agent自主运行系统仿真的需求，设计了分布式的自主运行仿真系统AgSimu.提出了以ActiveX组件来实现各种类型Agent的方法，以ActiveX容器应用程序实现Agent容器，完成对Agent的建模、配置、管理和通信，可以方便地构建不同结构的分布式多Agent组织，仿真它们的交互与协同工作.通过在Matlab/Simulink的S函数中使用ActiveX控件，实现了多Agent仿真系统与Simulink中的对象模型进行交互，从而可以实现多Agent自主运行系统的闭环控制仿真.

Select 一种计算碰撞概率的分析解

林彦

2012, 38(6): 41. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.009

摘要 ( 658 )

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碰撞概率的大小表征航天器相遇过程的危险程度，碰撞概率是航天器规避机动策略制定的参考依据.如果两个飞行器的相对速度很大且相遇过程很短，相对运动可近似为线性运动，这样就可以将三维概率求解问题转化为二维概率问题.这类的碰撞概率求解通常应用数值计算方法.基于概率积分推导一种碰撞概率计算的分析解，能有效降低计算量并不损失太多精度.最终给出模拟算例验证分析解的准确性.

Select 双组元推力器喷注角度对液膜分布的影响分析

曹顺, 陈健, 汪凤山

2012, 38(6): 45. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.010

摘要 ( 634 )

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为了研究双组元推力器喷注角度对液膜分布的影响，基于气液两相模型建立某型双组元（MMH/NTO）推力器燃烧室内雾化、液膜、流动的数学模型，忽略了燃烧过程，同时假设喷注推进剂全部为NTO，采用有限体积的数值方法计算了不同喷注角度下燃烧室壁面液膜的分布情况.通过分析计算结果得出随着喷注角度的增加，液膜区域向喷注壁面靠近；不同喷注角度下的液膜长度均为30mm左右，喷注半角为45°～55°时，液膜平均厚度变化明显.

Select 基于B平面算法的火星探测器中途轨道修正

唐卫

2012, 38(6): 50. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.06.011

摘要 ( 662 )

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探测器在日心过渡段轨道的轨道修正问题是火星探测工程中需要解决的关键问题.首先，引入B平面坐标系，推导了B平面参数的计算公式，验证了速度修正量与目标参数间存在的线性化关系，给出了算法流程图.其次，在引入合理的速度执行误差与测轨误差的情况下，提出了一个包含三次主修正，一次机动修正，一次备份修正的控制策略，仿真验证了控制策略的可行性.