摘要：空间核反应堆电源因具有能量密度大、输出功率高、持续时间长、环境适应性强等优势,是未来大功率长寿期航天任务及深空探测任务能源供应的优选路线.本文在分析兆瓦级空间堆电源研发需求与选型特点的基础上,提出并设计了一套兆瓦级小型锂冷空间堆电源技术方案,该方案采用锂冷反应堆与布雷顿发电系统耦合,具有轻量化、长寿命等特点.本文针对该方案梳理了所涉及的关键技术,介绍了在技术分析论证、相关验证样机和实验平台研制的进展情况,并在此基础上提出我国未来发展大功率空间堆电源的建议.

摘要：针对平流层艇载风速计电滑环供电方式的不足,设计了基于DSP控制的艇载风速计非接触供电系统。利用电磁感应原理,明确了非接触供电系统的组成;通过建立系统等效电路模型,分析了影响系统传输效率及传输功率的因素;结合艇载风速计的结构及应用背景,借助ANSYS Maxwell电磁仿真软件设计了嵌套式松耦合线圈。通过对系统主要电路进行仿真并搭建基于DSP控制的原、副边电路,对系统的工作特性进行验证,仿真及试验结果表明:基于DSP控制的平流层艇载风速计非接触供电系统能够实现良好的非接触能量传输,降压后可为平流层艇载风速计供电。

摘要：平流层飞艇巡航高度距地面25 km左右,由于空气温度和密度的不同,螺旋桨提供的推力与地面试验可能存在较大的差异。为飞艇螺旋桨设计了测力系统,实时测量飞行中螺旋桨受到的力和力矩,用于飞艇的气动参数辨识。测力系统主要包括管式二分量应变天平和数据采集系统。天平尺寸根据飞艇的螺旋桨结构设计,尽量降低了其对飞艇本身的干扰,并采用序列二次规划方法对天平进行优化,提升轴向力信号输出。数据采集系统用于传递天平采集的载荷,同时内含多种传感器以修正天平信号。对测力系统进行了包含温度、气压、轴向加速度、倾角、振动等影响因素下的校准和地面模拟试验,保证了系统测量的准确性和可靠性。飞艇螺旋桨测力系统的飞行试验数据结果表明,其准确度、一致性和可靠性好,可以满足测量需要。

摘要：本文设计了一种以双Amici棱镜为分光元件的成像光谱系统,该系统主要包括前置望远物镜、编码板、双Amici棱镜、准直镜和成像镜.此类光学系统可以获得很高的衍射效率,相比于狭缝结构的成像光谱系统,该光谱仪为两维空间扩展的视场,无疑增加了设计难度.后期的数据反演算法对一次像面编码板的成像效果过于依赖,基于此,对光学系统的像差校正提出了更高的要求.本文设计、分析了基于双Amici棱镜的成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统.前置望远物镜的设计为像方远心,MTF在39线对处,达到0.8,成像质量良好.创新性的将前置望远物镜倒置用做准直系统.全系统各个波长在39线对处的MTF值均在0.65以上.对室外目标景物进行推扫成像,从获得的成像数据判断,本文设计的编码孔径成像光谱仪原理可行,衍射效率高,全视场成像质量良好,全谱段光谱数据可信.

摘要：介绍了作为机载激光雷达关键部件的激光扫描仪模块化设计方法和各模块主要功能。为实现激光扫描仪的小型化、轻量化目标,设计了四面棱镜作为扫描部件,分析了工作距离与光学口径的对应关系并基于探测器参数设计通光口径,采用光纤激光器作为光源有效减小了扫描仪的尺寸和功耗,并设计了准直系统对出射激光进行整形。在16 m距离和293 m距离的定点测距地面测试中,轻小型激光扫描仪精度可达到5 mm和18 mm,最后介绍了搭载轻小型激光扫描仪进行的飞行实验结果。

摘要：针对平流层飞艇光伏能源系统设计中涉及的薄膜太阳电池布设量及储能电池容量确定的问题,提出一种计算方法。基于该方法,建立太阳辐射物理模型和实体飞艇四边形网格划分几何模型,分别针对太阳电池布设量最少或能源系统总质量最小两种目标要求设计能源系统的总体参数,并对算例飞艇进行仿真计算。结果表明,利用该方法可方便地确定出平流层飞艇光伏能源系统的总体设计参数。

摘要：为了限制多光谱相机中滤光片与探测器靶面之间存在的光谱混叠区域的大小,提高像元利用率,详细设计了滤光片阵列.不同于在轨运行时的状态,实际地面实验测试时滤光片阵列承受较大的内外压差,面型发生变化,可能对多光谱相机成像质量造成不良影响.根据有限元分析方法详细分析了滤光片阵列在这种情况下的变形,利用Zernike多项式拟合形变面型附加于Zemax中原滤光片阵列面型上,考察多光谱相机光学系统调制传递函数的变化.结果表明:在内外压差的作用下,系统调制传递函数未出现明显变化,可以忽略滤光片阵列表面变形对多光谱相机光学系统成像质量的影响.

摘要：对激光跟踪仪的跟踪伺服控制系统进行了整体研究并给出了总体设计方案。针对跟踪目标的精密探测问题,研究了新型探测手段以及微弱光电信号的精细调理技术与数字滤波方法,使得脱靶量探测稳定性优于±2.0μm。针对跟踪角度精密测量问题,设计了圆光栅数据采集系统,实现了角度脉冲的细分、辨向与准确计数;基于谐波分析方法建立了跟踪过程中的误差补偿模型,将角度测量精度由3.5″提高到1.5″。建立了跟踪伺服电机的数学模型,分析了电流环在跟踪控制中的作用机理,提出了电流、速度、位置三闭环控制结构和复合跟踪控制策略。跟踪实验表明:系统最远跟踪距离不小于41.7m,跟踪速度不低于2.0m/s。该项技术还能为空间动态目标跟踪、激光通信等提供有益借鉴。

摘要：针对以临近空间飞艇为平台的空基伪卫星组网问题,提出了一种空基伪卫星从初始位置到目标位置进行组网部署的航路规划算法。首先,通过梳理空基伪卫星组网的性能指标,设计了基于距离和几何精度因子(GDOP)的航路规划代价函数;然后,对航路规划的约束条件进行了分析,在稀疏A*算法的基础上,设计了距离代价和GDOP代价权重可自适应调整的空基伪卫星航路规划算法,并对规划出的航路采用Dubins曲线进行平滑;最后,通过仿真实验,对提出的航路规划算法进行了验证。仿真实验结果表明,航路规划算法在GDOP较恶劣的情况下,能够有效地在后续的航路规划中降低GDOP代价,提高用户定位精度;而在GDOP较为良好时,则可以增加距离代价的权重,在航路规划时使伪卫星尽快向目标位置收敛,减少时间消耗。

摘要：傅里叶变换光谱仪是重要的光谱分析仪器。为探究角反射镜的二面角装调误差对角镜摆臂傅里叶变换光谱仪干涉质量的影响,进行了理论分析和计算机仿真。根据角镜摆臂傅里叶变换光谱仪模型,推导出角反射镜存在二面角误差时干涉强度和调制度的数学表达式,并根据调制度判据确定了二面角公差;利用Zemax光学设计软件建立模型进行仿真,验证理论推导的结果。根据调制度判据,理论模型得到的二面角公差为2.52″,Zemax仿真求得的二面角公差为2.38″,误差为0.14″,属于可接受范围。分析结果表明,建立的理论模型合理,对角镜摆臂傅里叶变换光谱仪的设计和装调有一定的参考价值。