摘要：设计了一个应用于轻小型空间相机的碳纤维框架。根据光学系统中各光学元件的空间分布特点,通过比较选择结构性能和工艺性能优异的M40J碳纤维复合材料完成了相机框架的结构设计,并使用TC4预埋镶嵌的方法解决了碳纤维框架接口精度低的问题。对碳纤维框架进行区域划分,采用集成仿真与优化设计方法、遗传算法全局寻优与单纯型下山法局部寻优的组合优化策略对碳纤维框架各区域结构参数进行优化设计。经过优化,碳纤维框架包含TC4预埋件的总质量为15.6kg,仅占相机整机质量的18.4%,相机的一阶频率达104.8Hz。最后通过力学环境试验得到相机整机一阶频率为102Hz,与仿真结果相符,进一步验证了设计的合理性和正确性。文中提出的碳纤维框架方案对轻小型空间相机设计有一定的借鉴意义。文中所采用的优化方法可广泛应用于空间相机光机结构设计中,能大幅度提高设计效率,缩短研制周期。

摘要：设计了一台两相四极空心补偿脉冲发电机,对其基本电磁特性进行了分析。采用无补偿形式,简化了电机结构设计,增加了电机可靠性和脉冲电流通用性。以电磁轨道炮为负载,综合考虑电流耦合、转子转速变化和负载阻感变化,建立了放电过程的数学模型。与SimplorerMaxwell软件联合仿真结果进行对比,验证了数学模型的准确性。以弹丸加速比为目标函数,使用差分进化算法对点火角和串联电感大小进行优化,得到了最优脉冲波形。数学模型与智能优化算法结合,为波形调节的最优化问题提供了有效解决方案。

摘要：为解决燃油汽车带来的环境、能源等负面问题,推进新能源在汽车领域的应用逐渐成为人们关注的焦点。文中基于太阳能电池、超级电容和蓄电池3种能量源,对电动汽车复合能源系统进行了研究。针对各能量源的特性设计了基于boost电路的最大功率点跟踪控制器以及连接超级电容与直流总线的电流双象限DC/DC变换器,并通过MATLAb仿真工具箱对其进行了仿真,进而确定了电路参数。同时,基于电流约束设计了系统的总体控制策略,并进行了相关测试。实验结果表明,复合能源系统可对太阳能电池进行最大功率点跟踪,而且巧妙融合了超级电容的高比功率以及蓄电池高比能量的特点,有效缩短了蓄电池大电流放电的时间,改善了电动汽车启动及加速时的性能。

摘要：针对定标光源和遥感器在轨探测目标的光谱非匹配对空间光学遥感器实验室辐射定标精度的影响,设计了一种基于发光二极管（LED）和基底光源的光谱分布可调谐光源.采用该光源模拟了典型地物目标光谱,用于遥感器的实验室绝对辐射定标,大幅降低了光谱非匹配带来的影响.首先,从理论上分析了光谱非匹配影响遥感器绝对辐射定标精度的机理;然后,根据设计指标确定了光源的设计方案,解决了光源的选型与光谱匹配算法设计、光谱分布可调谐光源驱动和控制系统、目标光谱匹配与光谱反馈调整、光谱分布可调谐光源光机设计等四项关键技术问题;最后,对光源进行了性能测试.测试结果显示：等能光谱和6 000 K黑体光谱的光谱匹配误差分别为6.37％和8.76％,出光口的辐照度非均匀度为0.53％,30 min内的辐照度不稳定度为0.03％,水平方向±30°内的辐亮度角度非均匀度为0.80％,各波长处光谱辐亮度值均高于0.07 W/（m2·sr· nm）,410～900 nm波段积分辐亮度为58.3 W/（m2·sr）,均满足设计指标.

摘要：采用背部三点支撑方式的空间光学遥感器长条形反射镜目前尚无普遍适用的支撑点设置方法,只能对某一确定尺寸和长宽比的反射镜进行专门设计。本文提出了基于规则模型的、以参数化模型为核心的集成参数化设计方法,并建立了长条形实体反射镜背部三点支撑集成参数化模型。在集成环境中通过试验设计、响应面分析等方法对设计参数进行了分析和优化,结果表明在轴向重力工况,镜面面形峰谷(PV)值优于λ/10(λ=632.5nm)的设计要求下,长条形碳化硅反射镜背部三点支撑的最大适用尺寸为1m。文中给出了最优支撑点布置,并确定了厚径比最优为1/10。最后,对集成参数化分析方法进行了精度分析,结果显示该方法整体误差为6.13%。提出的方法确定了空间长条镜背部三点支撑的适用范围,提供了支撑点最佳布置,为空间相机不同尺寸要求的长条镜设计打下了基础。

摘要：根据爆炸螺栓防护装置对结构尺寸的需求,设计了一种并联式联接结构的防护装置。结合爆炸螺栓阶梯状外形,采用防护挡板吸能变形的方法实现了星上爆炸螺栓的防护。研究了材料应力应变曲线在屈服阶段的特点,建立了以强度极限为衡量防护是否失效的阈值,以破坏应变与塑性应变的比值为评价防护装置安全性能的标准。然后,采用Abaqus/Explicit对防护装置的防护性能进行了碰撞仿真分析。最后,通过爆炸螺栓解锁试验验证了防护装置的防护性能。碰撞仿真分析表明:防护螺杆最大应力为897 MPa,小于该批次TC4材料的强度极限;最大塑性应变为2.2%,小于材料许用塑性应变2.6%;说明该防护装置在爆炸螺栓撞击下未发生破坏,具有足够的安全系数。爆炸螺栓解锁试验表明:防护挡板有轻微残余塑性变形,防护装置各零件结构完整、无破裂现象发生。这些结果说明:该防护装置结构紧凑,且能够安全有效地实现爆炸螺栓防护。

摘要：为了便于调试CCD成像系统以及检测系统接口的可靠性,基于CCD扫描成像原理设计了功能特点各异的几种自校图形来模拟CCD图像数据。作为数据模拟源,自校图形具有类似线阵CCD推扫成像的动态滚动特性,同时图形灰度等级变化明显,且在x和y方向上均有灰度梯度。以鉴别率图形为例,阐述了自校图形的设计思想、代码实现及仿真验证过程。设计选用VHDL编程通过现场可编程逻辑阵列(FPGA)来实现,应用TEXTIO功能通过Modelsim仿真将自校图形数据导出到文本,然后调用MATLAb读取文本并显示图形以验证设计的正确性。几个自校图形在CCD遥感相机成像系统中得到了应用,共占用了约5%的逻辑资源。应用结果显示,自校图形能及时检测出通讯和数传模块所出现的异常并能判断分析问题根源。

摘要：采用MT9V032型CMOS数字图像传感器设计了一款完整的小型化、低功耗相机.基于初级像差理论,设计了焦距为12.95mm、F数为5的光学系统.该系统体积小、结构紧凑,在空间频率83线对每毫米处,各视场调制传递函数均优于0.5;电子学系统以现场可编程门阵列作为时序控制平台,控制CMOS输出数字视频信号,数字视频信号通过差分芯片以低压差分信号格式输出到图像采集卡,最后在计算机上成像.实验结果表明,这种相机像质良好、功耗低、移植性强、可靠性高.当时钟为26.6MHz时,帧频为60帧/秒,并可通过调节内部寄存器的值实现多种模式,特别适用于对相机体积以及成像质量要求较高的场合.

摘要：针对用于城市道路交通的单一燃料稀燃天然气发动机进行了深入研究.通过多维燃烧数值模拟计算,设计出直口碗型燃烧室;通过一维燃烧数值模拟设计计算,设计出0°CA气门重叠角的配气相位;通过气道稳流试验设计出较原柴油机涡流比低15%的进气道.通过对进气空气量的控制设计、燃气供气量的控制设计和点火控制设计进行了满足高排放要求的控制系统设计.通过对适应火花点火天然气发动机燃烧过程的燃烧系统设计、燃烧系统的试验研究、工作过程的优化研究、发动机控制策略的研究,开发出了满足国家第Ⅳ阶段(国Ⅳ)排放标准的火花点火稀燃天然气发动机.

摘要：为了实现大型曲面透明件雾度和透光率的实时测量,设计了一种由LED作为光源、双积分球作为信号测量端的雾度和透光率测试仪。在系统工作原理上完成了透光率和雾度的理论推导,然后进行了光源光谱分布对系统测试结果影响的仿真分析,光学设计,积分球参数设计以及支撑调整机构设计,提高了系统的测试精度和效率。最后,对大型曲面透明件雾度和透光率实时测试仪进行标定和样品测试。测试结果表明:标准雾度片的透过率绝对误差均小于0.4%,雾度绝对误差均小于0.3%,用户提供样品的透过率测量值与理论计算值的偏差亦小于0.4%,满足用户要求。