一种航天器推进剂补加飞控模拟器设计

推进剂补加飞控模拟器是飞控中心用来验证推进补加程序和地面测控方案、训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境;提出了一种用于推进剂在轨补加任务准备的飞控模拟器设计,详细介绍了系统结构和原理, 给出了系统信息流向、软件设计,最后对主要技术难点及解决措施进行了说明,该模拟器具有真实性高、通用性高及灵活性高的特点,可以实现对推进剂在轨补加过程的动态模拟,在我国首次推进剂补加任务准备中得到了充分的应用和验证,取得了较好的效果。     

基于模型的预警无人机飞控系统开发与验证

为应对城市低空预警任务对固定翼无人机飞控系统自主飞行需求,采用基于模型设计方法完成无人机飞控系统开发与验证。开发过程中以飞控算法模型为中心,逐级开展飞控算法模型设计与数学仿真、算法快速原型验证以及飞控系统硬件产品实现。飞控算法模型在Matlab/Simulink平台中完成了构建及数学仿真验证,结合Higale系统提供的实时仿真环境完成算法快速原型验证,基于代码自动生成方式将算法模型自动转换为可在DSP中运行的实时代码,下载到飞控计算机中,进行硬件在回路仿真验证,并进一步进行整机地面验证。经过实践,所提出的飞控系统开发与验证流程可以将系统设计中存在的问题缺陷在开发早期暴露出来并及时修正,保证了系统研制进度、成本和品质。     

微小卫星贮箱内两相流界面变形定位及控制管理

液化气推进技术是微小伴随卫星在轨飞行采用的一种新型推进技术。微小伴星空间调姿、变轨过程需精确的推力控制,因此必须了解卫星推进系统中推进剂的形位分布。本文理论分析了空间微重力环境下液化气推进剂气/液界面的形位分布及变化,并通过落塔实验验证了微重力环境下有效控制液体推进剂的管理方法。     

低温推进剂在轨储存热力学排气系统TVS研究进展

在空间零(微)重力环境下,有效地控制储罐压力并尽量减少液体推进剂的排放损失是低温推进剂在轨储存的核心技术任务。空间热力环境引起的热渗透不可避免,它将使得储罐压力持续升高,然而在零重力环境下无法通过类似地面顶部排气的方法来控制压力,其严重后果是大量气液混合物被直接排放至太空。针对这一问题而提出的热力学排气系统(TVS)能够在气液位置不确定的情况下实现少量的单纯气态排放,并且充分利用所排放低温推进剂节流后的热力学焓,从而在双重作用下有效地实现了储罐压力的控制。文中从仿真理论和实验两个方面总结归纳了国外TVS的技术研究历史和现状,涉及液氢、液氧和液态甲烷等低温推进剂以及模拟流体液氮,为我国低温推进剂空间储存相关技术的发展提供参考。     

航天器中远距仅测角导航硬件在环测试的光学模拟器设计

设计了一种航天器中远距仅测角导航硬件在环测试的光学模拟器,可对仅测角导航视觉传感器的硬件、软件和算法的性能及可靠性进行验证。首先对该光学模拟器进行了系统描述,包括硬件组成和星图模拟软件设计。硬件选用的都是商用、现成的部组件,可大幅节约研发成本,缩短开发周期。其次,重点阐述屏幕亮度与恒星星等之间的关系,以及该光学模拟器的光学原理。最后对该光学模拟器的星图模拟进行实验测试,并介绍了一种基于Clohessy-Wiltshire (CW)方程的仅测角导航模型,用于硬件在环测试。验证了几何校正后的光学模拟器完全满足航天器中远距仅测角导航硬件在环测试要求,并得出相对于几何校正前,终端时刻的相对位置精度提高了25.5%,相对速度精度提高了31.3%。     

中型太阳模拟器积分器设计

太阳模拟器能够较准确地模拟太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性,具有较高的空间外热流模拟精度。其主要用于航天器的热平衡试验、热涂层特性试验和材料老化试验,可以有效地检验卫星的光辐照性能,验证航天器的热设计。针对大中型太阳模拟器特性,设计一种积分器组件,可承受高温负荷,保证大中型太阳模拟器的均匀性及辐照度性能指标。介绍了太阳模拟器积分器组件原理,通过Lighttools、Flunet对积分器组件进行结构设计、热设计及仿真计算。设计结果表明,中型太阳模拟器辐照面可达到Ф2000mm,辐照度不均匀性可达到±4%。试验结构表明,系统辐照面可达到Ф2000mm,辐照度不均匀性可达到±3.75%,辐照度最高可达到1.39个太阳常数,能够满足大中型太阳模拟器使用。     

低温推进剂贮存中SOFI和MLI实验研究

根据低温推进剂长时间在轨贮存的要求,设计并搭建了绝热系统地面验证测试装置,对绝热系统的热力学性能进行测试。针对55L贮箱,采用了泡沫绝热(spray on foam insulation,SOFI)和多层绝热(multilayer insulation,MLI)结合的复合绝热系统,分别在高真空(5×10^-3Pa以上)和大气压条件下进行了验证实验(液氮作为替代工质)。贮箱外绝热系统为15m m厚泡沫绝热层和45组多层绝热时,高真空条件下液氮日蒸发率为0.77%,多层绝热层表观热导率为1.29×10^-4W/(m·K),据此折算为液氧时日蒸发率为0.55%。将高真空和大气压条件下的实验结果比较发现,泡沫绝热层所占热阻分别为总热阻的0.19%和45.14%。     

扩频多目标信号动态模拟系统的设计与实现

针对航天测量船在扩频多目标测控任务中缺乏链路动态信号模拟联试手段的实际,通过对扩频多目标测控体制原理进行分析,结合多目标模拟器的使用设计了扩频多目标信号动态联试环境,提出了一种基于STC89C52RC单片机技术的信号动态变化自控系统的设计方案;该系统可较好地根据控制文件设置各目标链路的衰减量,从而模拟飞行目标信号在空间动态地变化,经过数次任务验证,证明该系统可有效提高对跟踪设备的动态性能和扩频基带码间抗干扰性能的检测。     

VM1000型热真空试验设备的研制

热真空试验设备主要为航天产品组件提供高真空、冷热环境及冷黑背景,模拟航天器及其组件在轨各种模式下的工作性能指标是否满足设计要求。热真空设备主要模拟空间两个参数,即高真空环境和冷热环境。文中介绍了VM1000型热真空试验设备的参数设计指标、设备组成及设备研制过程,并对设备的真空、温度等相关性能参数进行测试,验证设计参数是否满足要求。     

一种热真空试验设备的研制

热真空试验设备主要为航天产品组件提供高真空、冷热环境,模拟星载器件在轨各种模式下的工作性能指标是否满足设计要求。热真空设备主要模拟空间两个参数,即高真空环境和冷热环境。文中介绍了一种热真空试验设备的参数设计、设备组成及设备研制过程,并对设备的进行真空、温度等相关性能参数的测试,验证设计参数是否满足要求。     

消息重复型ARINC429总线事件消息包机载实时处理技术研究

ARINC429总线广泛应用于民用飞机中,在飞行试验中,消息重复型ARINC429事件信息的实时监控占用很大的遥测带宽资源;采用机载嵌入式数据处理模块,通过将其嵌入到机载测试系统中,通过采集器底板总线获取ARINC429采集模块采集到的数据,对飞机事件信息进行解析处理,并将处理结果通过遥测系统遥测下传至地面监控中心,大大降低了遥测带宽需求,对于飞行试验实时安全监控有重要意义。     

飞行器遥测设备与综控机一体化设计

随着新一代飞行器技术的快速发展,对其体积、航程以及信息化程度的要求越来越严格。为此,提出了飞行器遥测设备与综控机的一体化设计,利用的数据监测与处理模块替代传统飞行器上单独的遥测设备,将其集成到综控机当中,大大节约了飞行器空间,提高了其信息处理与监测能力。该模块基于NandFlash存储器、DSP/BIOS实时操作系统千兆以太网接口以及PCM接口,能够实现大量数据的实时存储与传输。经大量试验证明：NandFlash存储器能够可靠的记录大量实验数据,千兆以太网接口可以很好的实现飞行器系统与测试设备之间的高速数据传输,通过PCM接口能够组织完成遥测数据的实时发送,既具备传统遥测设备的功能,又提高了数据处理、存储与监测的能力。     

飞行试验机载网络数据实时处理技术研究

为实现飞行试验机载网络数据实时处理,对动态数据接口、机载网络数据传输结构和实时数据解析方法进行研究,开发基于VC+ 的实时处理软件系统。根据数据采集系统生成的硬件配置文件建立动态数据接口与硬件进行连接,在此基础上利用网络套接字方法对实时传输的网络数据进行捕获,将捕获的网络数据结合结构参数信息进行解析处理,实现机载网络数据的实时处理。此软件系统已在某项目上进行测试并得到成功应用,实践证明此软件系统能够对机载网络数据形象准确的真实解析,进行数据有效性检查、数据采集与记录等方面的实时处理,同时为系统架构扩展和进行深一层的研究提供了科学保障。     

一种新型的RS-422总线数据处理算法研究与实现

为了满足某型机试飞数据中新型RS-422总线参数的实时监控和事后数据处理需求,提出了针对该新型RS-422总线参数的算法设计和实现方案。通过分析该新型RS-422总线参数的通信协议及数据包格式,决定采用调整机载格栅中数据的帧结构排放以及重置带头中参数采样率的方式,实现了参数的解析及还原算法,并设计了相应的实时监控以及事后处理软件。该软件已经成功应用于该型机的飞行试验中,为飞机飞行安全监控以及事后数据处理分析提供了有力保障。     

基于FPGA的四轴飞行控制器的硬件系统设计

为提高四轴飞行器的数据采集与数据处理能力,降低四轴飞行器的功耗,研制了一种基于FPGA的四轴飞行控制器。飞行控制器以NIOS II处理器为控制核心,结合嵌入的SPI、I2C、UART等IP核实现了数据的实时采集与快速处理,并提出并行处理PPM解码和编码、超声波检测与控制、蜂鸣器控制的设计方案,利用VerilogHDL语言在FPGA上设计了这些并行处理功能模块,这些功能模块通过PIO核与NIOS II处理器连接,能够自主完成所规定的处理功能。经过多次飞行测试,四轴飞行器能够稳定的起飞和降落,快速的飞行,转弯,上升和下降,也能够避开障碍物,验证了四轴飞行控制器功能稳定,功耗较低,已达到设计的要求。     

地面最小操纵速度试飞光电测试方法

针对地面最小操纵速度试飞的光电测试需求,提出一种基于机载摄影测量与地面光电跟踪测量相结合的光电测试方法。简要介绍了地面最小操纵速度试飞光电测试系统设计;详细论述了系统标定、地面跟踪目标自动检测、基于机载摄影的飞机偏心距测量、基于光电跟踪测量的飞机航迹与速度测量等方法原理;总结了飞行试验测试实施流程;最后开展了飞行试验验证。试验结果表明,该方法有效可靠,可提供直观的飞机侧偏过程画面,实现飞机偏离跑道方向优于2 mm、高程方向优于2 cm和航向优于5 cm的定位测量精度,完全满足地面最小操纵速度试飞对光电测试数据的完整性、直观性和准确可靠性等要求。     

基于DSP的航空电源BIT系统研究与设计

随着航空技术的发展,大量机载设备特别是航空仪器仪表与传动系统采用电能驱动,航空电源在现代飞行器中的作用愈发重要。作为飞机发电机与机载用电设备之间的电力枢纽,飞机二次电源的可靠性对于维持用电设备的稳定运行具有重要的意义。应用BIT技术可以实现对飞机二次电源运行状态的实时监控,然而虚警问题对BIT技术的应用造成了很大的困扰。针对某型飞机二次电源采用合理的硬件设计结合有效的检测算法可以显著改善BIT系统的虚警率,这就使操作人员能够准确掌握飞机二次电源的工作状态,及时的发现问题、减少损失。     

小型旋翼机机载辐射环境监测系统的设计与实现

利用小型旋翼机良好的机动性能和环境适用性,将小型旋翼机与传统的核辐射探测设备相结合,再通过软硬件的开发、无线通讯、GPS定位以及核数据处理技术的应用,研发了一套具有受地形环境影响小、可避免人员受到近距离辐射损伤等优点的机载辐射监测系统。介绍了系统的结构组成、工作原理以及关键技术难点,重点研究了系统关键模块的设计以及剂量率响应线性范围的测定。飞行实测结果表明,该系统可对环境中的放射性实时、准确地测量,可用于日常的辐射环境监测以及失控放射源的搜寻,为核应急提供了一种新方法。     

飞参系统实时监视技术研究

针对飞机研制阶段各系统交联试验时故障定位慢、检查测试手段匮乏的问题,设计了飞参系统的实时监视功能。飞参系统中的机载设备与地面设备通过以太网进行数据交互,实现飞机状态的实时监视。分析了实时监视功能的作用与优势,并从某型飞参系统功能需求出发,阐述了机载设备的硬件配置及软件架构。基于UDP通信协议,提出了一种机载设备与地面设备交互的数据收发策略。该策略通过地面设备控制数据通信周期,机载设备采集的数据按周期发送给地面设备还原显示,实现了飞行数据的一边记录一边监视。实际应用表明,飞参系统的实时监视功能丰富了试验测试手段,提高了各个系统试验效率,实现了对飞机实时状态的监测,为航前快速检测技术的发展奠定了基础,具有很高的工程实用价值。     

基于飞行载荷的大数据实测方法研究

飞行载荷实测是全面、定量评定飞机结构强度的必要环节,在飞行试验中起着至关重要的作用。传统的有人机、小型机载荷标定需要评测的参数仅需要数十个或几十个关键参数,实时采集系统通道量较小,实时监控系统服务器压力较小。随着航空工业的飞速发展,大型机、无人机等需要评定的参数量急速上升到数百个,而采集通道成为瓶颈,传统的测量方法难以满足需求。针对飞行载荷实测的海量参数难以测试问题,文章提出了一种通道复用的方案,良好的解决了海量数据难以实时测量问题。经验证,该方案可良好的运用在各种型号的飞行载荷海量数据实测中。