固态配电技术在航天器中的工程应用

随着航天事业的发展,新一代航天器规模越来越大,相应的电子设备也随之增多,设备用电需求变得更加复杂,供配电系统也在不断地由传统式向着智能化方向发展,同时,为了提升运载能力,要求设备进行智能化、集成化设计,传统基于继电器的供配电系统在智能化、可靠性等方面已不能满足需要,采用固态配电技术是当前的发展趋势。介绍了固态功率控制器在航天器中的技术应用,采用固态配电技术设计了高可靠智能化供配电系统,满足了航天器中复杂的供配电需求,提出并解决了固态配电技术工程应用中的大电流配电、负载的开通关断、机内检测及保护设计难点,为固态配电技术在未来航天器中的工程应用提供了成功实践经验。     

基于配置文件的航天器供配电测试软件一体化设计方法

针对航天器供配电测试系统中信号种类繁多、软件构架通用性差的问题,设计了一种基于配置文件的软件设计方法,该方法适用于虚拟仪器应用软件的开发;软件涵盖了指令控制、参数测量、状态检测等功能,依靠对配置文件的修改,使得供配电测试系统根据需求进行调整;经实践证明此方法不仅提高软件的可扩展性、实现软件结构一体化,而且延长了软件的生命周期,在某航天器的供配电测试系统应用中取得了较好的效果;该方法为复杂的航天器供配电测试软件设计提供了一种通用架构。     

小型热真空试验自动流程控制技术研究

由于当前航天器部件级产品的空间环境试验需求日趋增多,对试验流程控制系统的自动化程度及其对不同试验需求的适应性要求更加严。为提高其自动化水平和灵活适应性,以小型热真空试验系统为需求背景,对其试验流程自动控制需求及适应性条件进行了分析,提出并设计了可适应不同需求及条件下的自动控制方法。该方法易于实现,通过试验系统内各类传感器参数作为基准判据对系统的设备和仪器进行流程控制和可靠性保护,采用相对智能的控制策略实现试验系统对不同试验需求的灵活适应。经过测试验证,该控制方法适应于小型热真空试验流程,具备较强的适应性,自动化程度高,能够大幅度提高小型热真空试验流程自动化水平,满足密集型航天器部件级产品空间环境试验需求。     

飞行器供配电系统通用测试方案设计

供配电测试设备中专用设备比例仍较高,导致研制费用高,使用维护不便,操作人员需熟悉各种设备,人员培训也形成了困难;通过飞行器通用测试需求分析,结合某项目供配电测试系统方案,提出设备通用、软件可二次编程的设计方案;通用性测试方案减少了专用设备数量,降低研制费用,提高使用效率,有利于提高设备继承性和互换性,实现供配电测试系统高可靠设计;经过通用化设计,设备功能满足设计要求,指标显著提高,且满足后续项目需求;最后展望了飞行器测试系统的技术发展和应用前景。     

基于CompactRIO的载人航天器外场试验平台设计

针对目前载人航天器外场试验的需要,提出一种基于CompactRIO的小型化试验平台;系统采用可配置的仪器系统进行设计,硬件可模块化配置,能适应外场环境,使用图形化编程软件进行虚拟仪器设计,具备实时性、多任务、可配置的特点,具备数据分析和存储能力,可进行灵活定制、快速开发;分析了外场试验小型化测试平台的优势及关键要素,对试验需求、系统设计、硬件设计、软件设计、使用效果进行说明,对整个系统性能的满足情况进行说明;经验证,该平台可提高外场试验的效率及试验稳定性,可为后续航天器外场试验提供参考。     

基于数据驱动的航天器三维可视化系统设计

航天器数据庞大繁杂,为了给设计人员提供快速检验设计思想的便捷工具,对基于数据驱动的航天器三维可视化系统进行了研究。在分析航天器可视化系统特点的基础上,提出系统功能要求,继而提出了基于数据驱动的三维可视化系统构建方案,介绍了可视化系统组成、核心模块关系。在基于MFC框架及Vega Prime为主的开发的前提下,对系统模块划分进行了研究,给出模块功能和实现方案。为了提升系统展示效果,对消息缓冲与插值延迟、特效集成与驱动机制、相机管理和场景切换等关键技术提出了优化设计方案,使之更加适应航天器可视化展示需求。设计系统较传统可视化系统展示更为流畅,场景视角切换更为智能。系统已应用于多个航天器研发工作中,应用效果证明系统具有良好的通用性和实用性,具有一定的推广价值。     

航天器多总线系统网信息仿真系统设计

针对航天器系统网多组1553B与串行总线通信的应用情况,设计了一种航天器多总线系统网信息仿真系统;系统采用三层网络的数据系统架构,使用C语言与CVI混合编程以多线程机制模拟遥测遥控数据的采集、处理、显示及存储,具有人机界面友好,可靠性、实时性高及成本低的特点;试验结果表明,该系统功能及性能完全满足航天器系统网信息仿真要求,有效支撑了航天器系统网的总体设计,大幅度降低了研发周期。     

空间运输航天器故障诊断系统架构研究

故障诊断技术不仅是提高空间运输航天器的安全性和可靠性的重要手段,而且可以节约航天器整个寿命周期的运行维护成本,因此研究航天器故障诊断技术,特别是处理紧急故障的在轨故障检测和诊断技术是非常必要的。在分析国外航天器故障诊断系统发展趋势的基础上,提出了基于天地一体化设计思想的空间运输航天器故障诊断系统架构,阐明了设计原则,以及具体功能需求。介绍了在轨故障诊断系统和地面故障诊断系统,提出了地面故障诊断系统软件的组件模型构成。地面系统对航天器在轨故障诊断有较强的辅助作用,能有效补充故障分析、诊断、预测、处理能力。给出的系统架构对航天器故障诊断系统研制具有一定的参考价值。     

一种执行机构等效装置设计

为了满足航天器桌面散态匹配试验测试需求,研制一种基于PC104总线的执行机构等效装置,详细阐述了等效装置的功能、工作原理、硬件电路设计、软件设计思想,该系统采用模块化、可配置软件架构设计,实现了正常、应急多测试工况一体化设计;应用严格的窗口比较器硬件电路设计技术,实现信号电压幅值的高精度采集,确保输入信号的可靠判定;利用FPGA技术突破信号脉宽高精度采集和信号延时高精度可控等关键技术,该系统实现了输入信号幅值、脉宽的实时采集、存储与显示,并按照事先设定的工作模式及配置参数,完成不同测试工况下输出信号的模拟反馈。试验结果表明,系统稳定可靠,人机界面友好,满足航天器多测试工况控制时序和功能检查需求。     

航天器地面综测系统软件间通信协议的现状与改进

传统的航天器地面综测系统软件间通信协议一般是根据不同航天器的测试任务和测试特点而制定的,没有形成统一规范,各航天器综测系统软件协议和接口的差别甚大,导致综测系统软件可移植性差;针对现有航天器地面综测系统软件间通信协议可扩展性能差的现状,以新型小卫星地面综测系统的设计研发为依托,探索并设计了一套基于XML描述与传输的通信协议,开发了地面综测系统软件,并对该通信协议进行了实现和试验;经试验证明,利用XML描述与传输的综测系统软件协议和XML串行化反串行化技术,该通信协议具备良好的操作性和可扩展性,较大的简化了航天器地面综测系统软件间的接口设计,增强了综测系统软件的可移植性。     

白光和红绿蓝光LED可调光源研制

为了提高LED光源色温和亮度的调节精度和准确度,结合色温由低向高变化时光色所呈现的渐变特点,提出了一种低色温白光LED灯珠、高色温白光LED灯珠加红绿蓝光LED灯珠补偿式调光的方法.将色温分成三个部分进行调节,每个部分选用不同的LED灯珠组合来进行调光.实验结果表明:不同组合情况下的LED光源的初始输出色温相对于目标值的偏差范围在1％以内;亮度可以在保证色温不变的情况下独立进行调节,初始输出值与目标值的偏差范围在1％以内;经过微调之后可以达到目标值;达到了色温和亮度独立调节的要求;光源发光稳定,不会因为长时间工作而影响调节精度.     

Atomic and electronic structures and stability of icosahedral nanodiamonds and onions

The relative stability of alternative carbon nanoparticles with icosahedral symmetry, such as diamond-like nanocrystallites and multiwalled fullerenes (onions), is investigated using the parametric model and the density functional tight-binding (DFTB) method. It is demonstrated that an increase in the size of particles and their hydrogenation favor the stabilization of diamond-like nanocrystallites. The formation of “intermediate” nanostructures consisting of diamond-like nanocrystallites inside the fullerene cage is revealed. The electronic spectra of icosahedral carbon nanoparticles are calculated.     

Visualization and interferometry for cylindrical and spherical sample tomography and profilometry

A technique combining image processing and laser interferometry for visualizing and detecting the deformation of transparent cylindrical and spherical sample is proposed. This deformation includes geometric deformation such as volume transition in profilometry and physical deformation such as refractive index change in tomography. Phase contour lines are used for quantitative analysis and graphical representation of the deformation. This method allows us to visually detect the spatial variation of the deformation field and to evaluate the test quality such as misalignment of optical system. A theoretical analysis using phase contour map to characterize the deformation field is described in detail. A method using phase contour map to qualify the interferometric test is proposed. Analysis of test examples is carried out. Suggestions on using phase contour line method to ameliorate test system design are finally discussed.     

Nonlocal potentials and their exact and approximate local and velocity-dependent equivalents

We show that good approximations to the exact equivalent local potential (ELP) and damping factor of a nonlocal Perey-Buck potential can be calculated in the partial wave WKB approximation of Horiuchi. The exact ELP and damping factor are obtained by means of a method previously given by one of us. We also confirm that an approximate ELP proposed by Bauhoff et al. is of comparable accuracy as the Horiuchi approximation. Thesel-dependent ELP's exhibit reduced attraction in the interior and provide a test for higher order WKB approximations. We subsequently obtain an equivalent velocity dependent potential (EVDP) which is even exactly wave function equivalent to the original nonlocal potential. This almost local potential, unlike the trivial equivalent local potential, is smooth and well-behaved and is therefore particularly useful in nuclear reactions where the off-shell behaviour of the potential is important.     

Quantum and Classical Disparity and Accord

Discrepancies and accords between quantum (QM) and classical mechanics (CM) related to expectation values and periods are generally found for both the harmonic oscillator (SHO) and a free particle in a box (FPB), which may apply generally. These indicate non-locality is expected throughout QM. The FPB energy states violate the Correspondence Principle. Previously unexpected accords are found and proven that 〈x ²〉 _CM =〈x ²〉 _QM and τ _CM =τ _QMb (beat period i.e. beats between the phases for adjoining energy states) for the SHO for all quantum numbers, n. However, for the FPB the beat periods differ at small n. It is shown that a particle’s velocity in an infinite square well varies, no matter how wide the box, nor how far the particle is from the walls. The quantum free particle variances share an indirect commonality with the Aharonov-Bohm and Aharonov-Casher effects in that there is a quantum action in the absence of a force. The concept of an “Expectation Value over a Partial Well Width” is introduced. This paper raises the question as to whether these inconsistencies are undetectable, or can be empirically ascertained. These inherent variances may need to be fixed, or nature is manifestly more non-classical than expected.