临近空间飞行器

摘要： 针对临近空间飞行器快速滚转机动过程中的姿态控制问题,提出一种改进的超螺旋滑模自适应控制方法.考虑模型不确定以及干扰,建立临近空间飞行器非线性耦合数学模型.为了增强控制器的鲁棒性并削弱抖振影响,设计并改进超螺旋滑模控制器,提高响应速度和控制精度.针对复合干扰导数上界存在但未知的情况,设计自适应律对控制器参数进行估计.利用Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性,通过数字仿真进行指令跟踪性能和鲁棒性能验证.仿真结果表明,该控制器具有良好的姿态控制能力,能够有效抑制干扰,同时削弱抖振,控制参数具有自适应性.

摘要： 卫星、临近空间飞行器和无人机等空天资源,广泛应用于经济建设、社会发展和国家安全等诸多领域,具有重要的战略价值,加快加强空天资源建设已成为世界大国的普遍战略举措。任务规划是指对多源用户需求进行分析筹划,对各类空天资源及其附属设施进行指挥调度,制定资源工作计划并视情动态调整,从而充分发挥资源能力的一类管控活动。任务规划是实现空天装备高效运行的关键技术之一。

摘要： 临近空间飞行器的升阻比与最大飞行距离紧密相关,是飞行器设计的核心指标。飞行器气动外形设计是获取高升阻比的主要手段。通过分析影响升阻比的关键要素,明确高升阻比设计需考虑的主要工程约束,提炼了飞行器气动外形高升阻比设计应遵循的一般性设计原则,可对临近空间飞行器气动布局设计提供指导。根据高空飞行条件下飞行器所受阻力特性分析,提出以降低飞行器摩擦阻力为未来应重点关注的设计方向。

摘要： 为解决临近空间飞行器的常规被动充排气孔存在的外部高温气体回流致使舱内仪器高温失效的问题,本文创新性地提出了一种用于临近空间飞行器被动充排气系统的相变吸热式充排气装置。该装置增设相变吸热填充区域,在有效平衡飞行器舱内外压差的同时,降低回流气体温度以保障飞行器安全。通过数值仿真对该相变吸热式充排气装置进行了性能分析和结构优化,并将优化后的充排气装置应用于某临近空间飞行器快速上升、机动飞行和快速下降的完整飞行过程中。仿真结果表明:优化后的相变吸热式充排气装置的相变材料填充质量减少了约45%,装置体积缩小了约10%;优化后的充排气装置能将飞行器内外压差维持在50 Pa以下,同时将回流气体温度降到340 K以下。该相变吸热式充排气装置具有良好的泄压与降温双重性能,在航空航天领域具有较好的应用前景。

摘要： 近期,火箭院北京临近空间飞行器系统工程研究所研发出一款国内外独一无二的“水杯型充电宝”。只需将热水倒入杯中,就能随时为手机、相机、笔记本电脑等数码产品充电。作为保温杯,它大小适中,随身携带刚刚好。

摘要： 临近空间飞行器起落架系统经历的工作环境较常规航空器更加恶劣.为全面分析临近空间飞行器起落架收放系统可行性,文章采用多体动力学仿真软件(Adams)和多学科协同仿真软件(AMESim)联合仿真方法对起落架收放过程进行分析,建立临近空间飞行器前起落架收放机构及液压系统的虚拟样机模型,分析了收放系统的工作性能.分析结果表明:联合仿真模型与理论计算的活塞杆驱动输出力峰值一致,模型准确可靠.文章在模型基础上分析了温度、节流孔直径、液压缸泄漏及液压油含气量等因素对收放系统性能的影响,结果表明:温度、节流孔直径、液压缸泄漏及液压油含气量等因素对收放系统性能均有不同程度的影响.分析结果对起落架收放系统的后续设计优化、可靠性评估和维修提供一定的借鉴.

摘要： 针对临近空间跳跃滑翔目标运动建模困难,跟踪精度低的问题,提出了一种基于自适应衰减震荡模型的轨迹跟踪方法.首先,对临近空间滑翔跳跃目标的运动特点进行了深入分析,确定其运动具有周期性和衰减性的特点;根据这一特点,利用二阶时间自相关随机过程对加速度和飞行路径角进行建模,通过傅里叶变换推导了零均值衰减震荡模型;考虑到临空目标受气动阻力的作用,加速度小于零的情况,借鉴"当前"统计模型的思想,进一步对零均值衰减震荡模型进行改进,提出了自适应衰减震荡模型,实现了目标运动描述在周期性和衰减性上的统一.在此基础上,建立了地理坐标系下的目标运动模型,给出了基于雷达的测量模型.针对该系统非线性较强的特点,利用无迹卡尔曼滤波算法完成了跟踪滤波器的设计.仿真结果表明,所提出的算法具有更好的跟踪效果,其位置跟踪精度和速度跟踪精度较正弦波模型分别提高了17.91％和26.33％.

摘要： 高空气球能够为临近空间科学实验提供可靠的平台,其形状直接关系到气球制作及飞行的全过程.提出将多段打靶法与序列二次规划法结合,对零压气球完全膨胀和部分膨胀状态下的球形进行求解,并运用有限元方法对球形进行稳定性及应力应变分析,验证了所推导球形的正确性.在此基础上,对影响气球形状的关键参数进行灵敏度分析及相关运用,从定量的角度得到气球载荷、飞行高度及昼夜温差对气球形状的影响规律.

摘要： 能源系统是决定临近空间飞行器总体性能的重要技术之一,最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术可以最大化利用太阳电池阵输出功率,从而满足临近空间飞行器瞬时大载荷、轻量化、高重量比功率等方面的需求.本文介绍了一种串联结构的临近空间飞行器峰值能源系统结构,该拓扑由太阳阵、MPPT电源控制器(PCU)和负载构成.采用分布式架构,配备1条234V～330V推进系统母线,PCU为9路MPPT供电电路,额定功率20kW.MPPT PCU是能源系统设计的关键,采用模块化设计方案,其拓扑选择为高效率He-boost拓扑.控制技术方面采取双环控制方法,结合扫频分析等方法有效提高了系统的稳定裕度.实验电路实现了输出功率20kW,MPPT供电效率大于96％,并具有良好的母线特性,电源控制器重量比功率大于450W/kg,达到预定目标.

摘要： 临近空间飞行器具有多学科、多物理场强耦合的复杂性,准确表现各物理场耦合状态、各物理场全程变化过程是研究临近空间飞行器多物理场耦合的重要手段.通过多物理场能反映出临近空间飞行器在不同飞行阶段的受力、受热、位移等情况,从而为分析、设计、验证飞行器飞行性能提供依据.以仿真中所产生的多物理场数据为分析对象,通过研究数据预处理方法、颜色映射方法、多物理场科学计算可视化技术来表现飞行器全程多物理场变化过程,从而为飞行器飞行性能评估及飞行全过程的多物理场可视化表现提供一个直观的可视化表现依据.

摘要： 针对临近空间飞行器大空域飞行参数变化特性和传统PID控制参数难于调节的矛盾,提出了一种基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰PD控制方法,采用一组控制参数即完成了飞行其大范围滑翔的攻角跟踪控制规律设计.设计过程和轨迹仿真表明提出的方法控制参数调节简单,姿态指令跟踪良好.

摘要： 临近空间飞行器是传统航空器向更高,更快发展的重要方向之一.文中以综述的形式,从动力、平台、技术等方面对升力体布局的临近空间高速飞行器进行了归纳与介绍.涉及飞机发动机基本的工作原理,国外成功的方案设计与飞行试验实例及临近空间飞行器研制的部分关键技术.目的从总体上对临近空间飞行器进行概略的描述,同时,对人类临近空间飞行研究的历史与发展现状进行简要归纳,并对未来临近空间飞行器发展与应用前景进行了展望.

摘要： 太阳能临近空间飞行器航空电源系统设计应结合其自身特点，在充分利用循环能源的同时，引入模块化设计思想，增加其可靠性与可扩展性。

摘要： 临近空间飞行器重返大气层时形成的等离子体鞘套,会对无线信号产生严重的干扰.为降低这种干扰造成的损害,就需掌握电波在鞘套中的传播特性.为此,本文研究了不同高度下,鞘套对0～10GHz频段范围的电波的干扰特征.首先,为更加真实地模拟电波的传播环境,文中利用商业软件COMSOL建立带天线罩的飞行器模型.然后,采用移位算子时域有限差分法(SO-FDTD),分析不同方向上电波的传播特性.结果显示,受鞘套的影响,电波表现出丰富的传播现象,比如频带移动、尾部绕射等.相比其他研究,文中结果可更加真实地反映临近空间飞行器的电波传播行为,能够为相关应用提供有价值的参考.

摘要： 介绍了临近空间和临近空间环境的定义,从压力、温度、辐射、臭氧、中子环境、电离层、气动热与再入等离子体、空间污染物的八方面分析了临近空间环境的特性,介绍以上环境特性对临近空间飞行器的影响,并对临近空间环境试验方面提出了自己的见解.

摘要： 临近空间飞行器作为当前航空航天领域的研究热点,是未来空天一体化作战与争夺制天权的关键所在,其中超声速平台飞行器更是未来各军事强国争相发展的重要装备.本文重点阐述了临近空间超声速平台飞行器国外发展情况和发展启示,在此基础上重点开展临近空间超声速平台飞行器应用方向与关键技术分析研究.本文研究国外临近空间超声速平台飞行器发展情况，论述了临近空间超声速平台飞行器在侦查/打击一体化作战和支撑空天飞行器发展方面，具有较好的应用前景，并对涉及的关键技术进行分析研究，在此基础上进一步提出临近空间超声速平台飞行器后续技术攻关建议。重视并开展演示飞行试验，实现TBCC发动机天地一致性验证。加快推进飞行器关键技术攻关，促进平台与动力协调发展。

摘要： 热防护材料对于临近空间飞行器的安全飞行至关重要,通常热防护材料是通过粘接剂与飞行器连接,粘接层的缺陷或损伤会导致热防护材料中裂纹扩展、粘接强度降低,甚至整体剥离,严重影响飞行器的安全飞行.本文提出了一种基于平面阵列电极电容层析成像(ECT)的临近空间飞行器隔热材料粘接层缺陷无损检测方法.基于电容敏感机理,通过理论分析和建模仿真,设计制作了新型的平面阵列电极传感器,以单面工作方式,对粘接层缺陷进行层析成像,并进行了相应的实验研究,结果表明该方法能对粘接层缺陷进行有效检测.

摘要： 通过ANSYS建模,采用有限元分析法,模拟翅片换热器在临近空间工作时的工况,得到在此工况下换热器翅片的温度场分布、热梯度、热流密度等热力学结果.

摘要： 本发明涉及一种空间救援飞行器以及包含该空间救援飞行器的空间飞行器，所述空间救援飞行器包括：主体；相机，设置在所述主体上；固体脉冲式发动机，设置在所述主体上，用于为所述飞行器提供动力。本发明的空间救援飞行器，采用全固体的推进方式，具有微小型化、在轨存储时间长、响应任务速度快的优点。

摘要： 本发明公开了一种用于飞行器的临近空间通信控制系统、方法及飞行器。通信控制系统包括：第一天线单元、第二天线单元及通信端机，端机包括：信号处理模块，用于获取天线单元接收的第一预设频段通信信号，及对天线单元发送第二预设频段通信信号；多卡管理模块，用于根据预设发送时序控制多个收发通道执行通信信号的接收或待发送数据的发射；存储模块，用于存储通信信号及待发送数据；通信控制模块，用于获取通信控制指令，对通信控制指令进行有效性判定，并根据通信控制指令控制多卡管理模块进行通信信号接收或者待发送数据发射，以及获取端机的状态数据。本发明采用双天线及多卡时隙复用进行信号收发，改善高动态适应性，提高发送频率。

摘要： 本发明涉及一种空间救援飞行器以及包含该空间救援飞行器的空间飞行器，所述空间救援飞行器包括：主体；相机，设置在所述主体上；固体脉冲式发动机，设置在所述主体上，用于为所述飞行器提供动力。本发明的空间救援飞行器，采用全固体的推进方式，具有微小型化、在轨存储时间长、响应任务速度快的优点。

摘要： 本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种用于临近空间飞行器的飞行试验平台，包括：飞行器或飞行器模型、三自由度平台、液压作动筒、高压水枪、柔性压力传感器阵列，所述柔性压力传感器阵列覆盖在飞行器或飞行器模型表面，高压水枪分布于飞行器或飞行器模型四周，三自由度平台和液压作动筒位于飞行器或飞行器模型的内部，三自由度平台用于根据飞行控制系统指令控制三自由度平台的摇摆角，液压作动筒用于调节飞行器或飞行器模型的摇摆中心，高压水枪用于模拟飞行器或飞行器模型在飞行过程中遇到的阻力，柔性压力传感器阵列用于测量飞行器或飞行器模型的表面压力。本发明可以模拟在实际飞行时的工况，从而大大节省研发和实际飞行实验成本。

摘要： 本发明涉及一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置，满足了系统特殊工作环境下，对环境的技术指标要求，针对适用于高压直流电源的大功率无刷电机面临的一些技术问题，解决了电机起动、正/反转和堵转时的电流冲击问题，特别是控制器设计、控制器可靠性、电机参数与控制参数匹配等一系列难题，增强了系统可靠性，其装置具有高效率、高功率密度、高可靠性、调速方便、电机和控制器结构简单等优点。

摘要： 本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种用于临近空间飞行器的飞行试验平台，包括：飞行器或飞行器模型、三自由度平台、液压作动筒、高压水枪、柔性压力传感器阵列，所述柔性压力传感器阵列覆盖在飞行器或飞行器模型表面，高压水枪分布于飞行器或飞行器模型四周，三自由度平台和液压作动筒位于飞行器或飞行器模型的内部，三自由度平台用于根据飞行控制系统指令控制三自由度平台的摇摆角，液压作动筒用于调节飞行器或飞行器模型的摇摆中心，高压水枪用于模拟飞行器或飞行器模型在飞行过程中遇到的阻力，柔性压力传感器阵列用于测量飞行器或飞行器模型的表面压力。本发明可以模拟在实际飞行时的工况，从而大大节省研发和实际飞行实验成本。

摘要： 本发明公开了一种单球体临近空间飞行器飞行试验用实时跟踪系统，包括：至少四颗GPS卫星；GPS探空装置，用于接收卫星空间坐标信息和收集环境气象参数；地面接收机，用于接收GPS探空装置发出的卫星空间坐标信息和环境气象参数；数据处理系统，用于接收地面接收机输出的卫星空间坐标信息和环境气象参数，并根据卫星空间坐标信息计算得出GPS探空仪的空间坐标信息，实现单球体临近空间飞行器的定位；GPS探空装置包括多个第一GPS探空仪，多个第一GPS探空仪在水平方向上沿单球体临近空间飞行器封闭球囊的圆周方向间隔布设，至少一个第一GPS探空仪与地面接收机保持通信。该实时跟踪系统能够实现对临近空间飞行器的实时跟踪，有效确保临近空间飞行器不会失联。

摘要： 本发明涉及一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置，满足了系统特殊工作环境下，对环境的技术指标要求，针对适用于高压直流电源的大功率无刷电机面临的一些技术问题，解决了电机起动、正/反转和堵转时的电流冲击问题，特别是控制器设计、控制器可靠性、电机参数与控制参数匹配等一系列难题，增强了系统可靠性，其装置具有高效率、高功率密度、高可靠性、调速方便、电机和控制器结构简单等优点。

摘要： 本发明提供了一种临近空间飞行器储能电池热管理系统，包括至少两个电池单元，其前后端分别通过前盖、后盖固定，相邻电池单元之间形成一个风道，多个电池单元外部包裹隔热材料，每个风道顶部的隔热材料设置开口盖，后盖对应风道入口位置安装风扇。同时，组成电池单元的每个电池单体均配有加热膜和温度传感器，电池管理系统根据监测到的电池单体温度可开启加热膜或风扇，控制储能电池的温度。本发明结构简单、具有可行性，不仅能够满足临近空间无人机的性能指标要求，还具有较好的热控能力。

摘要： 本实用新型公开了一种用于临近空间飞行器的控制系统和临近空间飞行器。该用于临近空间飞行器的控制系统包括：通讯终端，设置于临近空间飞行器的囊体表面，与地面基站建立通讯连接，并受控于地面基站；以及控制器，设置于临近空间飞行器的囊体表面，与通讯终端相连接，用于通过通讯终端与地面基站建立通讯连接，以控制临近空间飞行器中的目标设备的运行。通过本实用新型，解决了对临近空间飞行器进行安全控制时飞控计算机负载负担较大的问题。