航天器操作的微重力環(huán)境構建

作者簡介

朱戰(zhàn)霞，女，西北工業(yè)大學教授，博士生指導教師。1995年7月本科畢業(yè)于西北工業(yè)大學航天工程學院飛行力學專業(yè)，1998年3月獲西北工業(yè)大學飛行器設計專業(yè)碩士學位，2002年4月獲同專業(yè)工學博士學位。多年來一直潛心于航天器軌道力學、飛行器動力學、空間操作地面實驗方法與技術等方面的教學與研究工作。近年來，主持了包括國家自然科學基金、國家高技術研究計劃、預研基金等多項科研項目。在國內(nèi)重要學術刊物及國際學術會議上發(fā)表論文30余篇，其中被SCI、EI、ISTP等重要文摘收錄10余篇。特別是在航天器操作及其地面實驗方面，進行了系統(tǒng)研究，參加了多項與地面實驗相關的國家級研究項目，取得了可喜的研究成果；在地面實驗技術方面的研究成果已申請了相關發(fā)明專利9項（正在審批之中）。袁建平，男，西北工業(yè)大學教授，博士生指導教師。1981年獲西北工業(yè)大學一般力學專業(yè)碩士學位，1985年獲西北工業(yè)大學飛行器動力與控制專業(yè)博士學位，是中國首批飛行器設計專業(yè)的博士學位獲得者之一。1988至1991年作為洪堡學者在德國研學，回國后，一直潛心于飛行器動力學、航天器軌道機動理論、空間操作與地面實驗技術等研究。近年來在國內(nèi)外重要刊物及國際學術會議上發(fā)表論文130余篇，其中被SCI、EI、ISTP等重要文摘收錄50余篇。研究成果獲得12項省部級科技進步獎，其中一等獎2項，二等獎5項，三等獎5項。已出版專著5本，其中兩本分別獲第一屆和第三屆國防科技工業(yè)優(yōu)秀圖書獎。

書籍目錄

第1章緒論 1.1空間操作與地面實驗 1.2空間環(huán)境對航天器的影響 1.2.1空間環(huán)境的范圍 1.2.2空間環(huán)境對航天器本體性能的影響 1.2.3空間環(huán)境對航天器運動特性的影響 1.3微重力實驗的意義 1.3.1微重力實驗對科學研究的重要意義 1.3.2微重力實驗對栽人航天的重要意義 1.3.3微重力實驗對新型航天器研制的意義 1.3.4微重力實驗對空間操作的意義 4微重力環(huán)境模擬和構建的方法與種類 1.4.1地面微重力環(huán)境構建的范圍 1.4.2地面微重力實驗需要解決的基本問題 1.5本書主要內(nèi)容 參考文獻 第2章失重飛機實驗 2.1實驗簡介及國內(nèi)外現(xiàn)狀 2.1.1失重飛機的原理 2.1.2失重飛機的優(yōu)缺點 2.1.3國內(nèi)外發(fā)展 2系統(tǒng)結構和實驗方法 2.2.1系統(tǒng)構成 2.2.2實驗項目實施方法 2.3失重飛機實驗案例分析 2.3.1案例一：不同重力水平、重心以及重量對人體運動生物力學的影響 2.3.2案例二：骨細胞對變重力水平的響應研究 2.4結束語 參考文獻 第3章落塔實驗 3.1落塔實驗原理及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3.1.1實驗原理 3.1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀 3.2落塔系統(tǒng)結構和實驗方法 3.2.1落塔系統(tǒng)結構 3.2.2實驗方法 3.3落塔實驗案例分析 3.3.1實驗目的 3.3.2實驗模型和平臺 3.3.3實驗內(nèi)容 3.3.4實驗步驟 3.3.5實驗結果和數(shù)據(jù)處理 3.4發(fā)展趨勢 3.4.1提高實驗精度 3.4.2實驗方案創(chuàng)新 參考文獻 第4章吊絲系統(tǒng) 4.1吊絲系統(tǒng)的原理及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 4.1.1吊絲系統(tǒng)概念及原理 4.1.2吊絲系統(tǒng)應用范圍及優(yōu)缺點分析 4.1.3吊絲系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 4.2吊絲系統(tǒng)結構和實驗方法 4.2.1吊絲系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及構架 4.2.2吊絲系統(tǒng)的實驗方法 4.3典型實驗系統(tǒng) 4.3.1SM2的吊絲實驗系統(tǒng) 4.3.2EMR的吊絲實驗系統(tǒng) 4.4結束語 參考文獻 第5章氣浮臺實驗系統(tǒng) 5.1氣浮臺物理仿真原理 5.1.1單軸氣浮臺 5.1.2三軸氣浮臺 5.1.3三自由度氣浮平臺 5.1.4五自由度氣浮平臺 5.2氣浮臺物理仿真的國內(nèi)外現(xiàn)狀 5.2.1單通道姿態(tài)控制物理仿真 5.2.2三通道姿態(tài)控制物理仿真 5.2.3編隊飛行控制物理仿真 5.3航天器相對運動物理仿真試驗系統(tǒng)典型配置 5.3.1航天器相對運動模擬器 5.3.2相對運動測量系統(tǒng) 5.3.3第三方位姿測量系統(tǒng) 5.4典型試驗情況 5.4.1試驗技術要求 5.4.2氣浮臺上系統(tǒng)方案設計 5.4.3地面測控系統(tǒng)技術方案設計 5.4.4典型試驗結果 5.5結束語 參考文獻 第6章中性水池實驗 6.1原理、優(yōu)缺點及國內(nèi)外現(xiàn)狀 6.1.1中性浮力的概念和原理 6.1.2中性浮力實驗的優(yōu)缺點 6.1.3中性浮力實驗的應用范圍 6.1.4中性浮力水池的國內(nèi)外現(xiàn)狀 6.2系統(tǒng)結構和實驗方法 6.2.1中性浮力實驗設施的組成和結構 6.2.2中性浮力實驗方法 6.3典型中性浮力設施及實驗案例 6.3.1典型的中性浮力設施 6.3.2典型的中性浮力實驗案例 6.4浮力控制技術 6.4.1磁流體的制備及密度調(diào)節(jié)方法 6.4.2磁性離子液體的合成及密度調(diào)節(jié)方法 6.4.3改變?nèi)芤号浔葘σ后w密度的影響 6.4.4液體介質浮力特性變化的控制技術 6.5存在的問題 參考文獻 第7章混合懸浮系統(tǒng) 7.1混合懸浮原理 7.1.1混合懸浮的基本原理 7.1.2混合懸浮非接觸力源的選擇 7.1.3液磁混合懸浮的優(yōu)缺點 7.2液磁混合懸浮的微重力效應模擬系統(tǒng)構建 7.2.1液浮系統(tǒng)組成 7.2.2電磁系統(tǒng)組成 7.2.3實驗模型系統(tǒng)組成 7.2.4測量系統(tǒng)組成 7.2.5支持保障系統(tǒng) 7.3混合懸浮系統(tǒng)實驗方法 7.3.1電磁力控制方法 7.3.2阻力預估與減阻方法 7.4混合懸浮系統(tǒng)設計及實驗實例 7.4.1混合懸浮微重力效應模擬系統(tǒng)設計 7.4.2混合懸浮實驗實例 參考文獻 …… 第8章空間操作地面實驗的相似性理論研究 第9章基于鍵合圖理論的地面實驗相似程度分析 第10章混合懸浮實驗測試方法 第11章Cyber空間輔助模擬實驗方法

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   由于飛機在起飛和降落過程中，受到的振動沖擊較大，因此必須對系統(tǒng)各單元采取加固措施，以提高可靠性，包括增加結構的強度和剛度、采用快閃存儲設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬盤、攝像裝置采取防震措施等。 （2）電源接口 失重飛機提供兩路電源，分別是直流27V和交流220V。兩路電源首先進入公用平臺配電器，通過開關控制和熔斷器后進入配電網(wǎng)絡，由配電網(wǎng)絡按要求分配到相應的實驗單元。由于失重飛機提供的220V電源沒有地線，公用平臺采取了相應的隔離措施，以保證系統(tǒng)安全。 （3）遙控遙測接口 遙控指令是中央測控單元在適當時刻向實驗裝置發(fā)送的控制命令，用于控制實驗系統(tǒng)按照預定的工作流程運行。系統(tǒng)采用3種遙控指令，分別是零時基指令、進／出失重控制指令和工作模式切換指令，采用標準的光隔離OC門驅動電路接口。遙測是判斷系統(tǒng)狀態(tài)和故障分析的重要手段，系統(tǒng)為每個實驗單元分配了1～10個遙測點（含備份通道），遙測點的選擇應能很好地反映研究對象的工作狀態(tài)，不應過多，但也不能缺少重要的狀態(tài)信息，采用標準12位A／D接口。 （4）數(shù)據(jù)采集接口 原則上，各實驗裝置的科學數(shù)據(jù)自行采集存儲。對于微重力儀和流體實驗裝置，由于數(shù)據(jù)量大，因此由公用平臺采集并存儲，完成一次飛行后將數(shù)據(jù)拷貝給用戶。公用平臺有兩個數(shù)采通道，分別是高速遙測通道和高速復接通道。高速遙測通道用于采集流體實驗數(shù)據(jù)，硬件接口與遙測接口相同，但采用不同的通道分配和存儲格式，采集速率為100Hz。高速復接通道采用數(shù)字復接技術，源數(shù)據(jù)按特定格式封裝于數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)碼型為PCM碼，用于采集微重力數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)軟件包括中央測控單元軟件和實驗單元軟件。軟件采用結構化、模塊化和系統(tǒng)集成的設計方法。

編輯推薦

《航天器操作的微重力環(huán)境構建》適合航天領域和其他與微重力環(huán)境相關專業(yè)的技術人員和科研工作者閱讀，也適合相關院校的高年級學生和研究生參考。

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