摘要：研究固体运载火箭多学科协同设计优化问题。建立固体运载火箭多学科设计优化相关学科模型,包括总体学科、推进学科、气动学科、质量学科和弹道学科模型,构建固体运载火箭协同优化设计框架;提出含序贯策略的改进协同优化方法,解决固体运载火箭学科间耦合变量过多带来的系统级设计变量规模过大问题,实现固体运载火箭多学科协同设计优化。仿真结果表明,优化方案的运载火箭起飞质量比基线方案减小7.1%,优化方法具有较高的智能化和自动化水平,提高了设计水平,降低了设计难度。

摘要：提出了面向目标任务的小卫星冷气推进系统设计方法。应用有效比冲作为小卫星推进系统的评价指标,将贮箱质量引入到常用冷气推进剂选择标准中,建立了面向目标任务的冷气推进方案设计方法;推导了冷气微推力器的一般设计流程;最后,对某目标任务,设计了推力为20mN的氮气推进系统。

摘要：建立了高超声速低温(HYLTE)喷管的响应面模型,样本点设计矩阵采用正交试验设计法构造,样本数据通过3维粘性NS方程计算喷管光腔耦合段的多组分混合流场获得。基于HYLTE喷管响应面模型,对喷管进行了多目标优化,定义了综合性能参数,优化后喷管混合性能显著改善,综合性能明显提高。计算表明,基于响应面模型的优化策略,能够满足喷管优化对计算精度和计算量的要求。运用多学科设计优化软件框架iSIGHT作为建模和优化的辅助工具,提高了优化设计的实现效率。

摘要：联动装置是常用的太阳翼部件同步展开控制机构,绳索预置张力直接影响到太阳翼展开的同步性能。通过展开动力学仿真,设计了太阳翼联动装置绳索预置张力,并进行了太阳翼展开仿真分析,验证了设计结果的合理性。

摘要：为解决高超声速临近空间飞行器俯冲段铰链力矩过大问题,给出了一种降低铰链力矩的俯冲弹道设计方法.在建立俯冲弹道优化模型的基础上,利用Gauss伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,进而将其作为极大极小优化问题采用序列二次规划方法进行求解,其中优化的初值由按照最优导引方式生成的初始弹道获得.在普通台式机上耗时约2min,获得的优化弹道铰链力矩峰值下降达67%,并且各种约束条件均可满足,采用美国GAV-H飞行器总体和气动参数进行了铰链力矩最小俯冲弹道仿真,分析了最优俯冲起点的选取策略,结果表明,该铰链力矩最小俯冲弹道设计方法具有可行性.

摘要：从六自由度动力学仿真结果入手,分析了翼伞系统飞行的基本特性,在此基础上进一步简化了模型。对于分段规划法,详细介绍了其设计的思想和各阶段的特点,并根据不同的情况提出了一整套的归航方案。对于最优控制法,介绍了其建模过程,在求解中采用了单位为1的量和等数量级的预处理方法,以提高计算精度,也便于加权因子的选择。通过算例验证了两种方法的可行性,并通过对比说明了各自的特点,为工程实际的运用提供了一定的参考。

摘要：提出了一种计算二维有限变形弹塑性摩擦接触问题形状设计灵敏度的算法.采用主动集策略和mortar方法处理接触边线上的约束条件.在mortar接触边线的切线和法线方向上采用相同的名义罚函数,提出基于名义罚函数的移动摩擦锥算法来正则化接触约束条件,发展了一种新的二维多体有限变形摩擦接触算法.在此基础上,通过将离散形式的摩擦接触问题控制方程对形状设计变量微分,得到了该路径相关问题的直接微分法解析设计灵敏度计算格式,其节点位移灵敏度方程在每个增量步不用迭代、直接求解.与国际上现有的二维多体有限变形摩擦接触问题的解析设计灵敏度算法相比,本算法不需分解为法向和切向推导,表达式较简洁,便于编程实现.数值算例验证了算法的精度和有效性.

摘要：基于电磁力实现空间对接控制可以避免常规小发动机所固有的推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等问题,且性价比高,在小卫星领域应用前景广阔。空间电磁对接控制设计存在强非线性和强耦合性问题,电磁力建模具有不确定性。论文综合应用反馈线性化和鲁棒H∞控制设计方法,采用内外环控制策略,内环采用非线性状态反馈控制实现输入-输出线性化,外环采用鲁棒H∞控制实现对模型乘性不确定性的稳定控制。理论分析与仿真表明,基于内环反馈线性化和外环鲁棒H∞控制的综合设计方法能解决电磁力模型的强非线性问题,对模型不确定性具有较强鲁棒性,轨迹跟踪性能良好。

摘要：研究Gauss伪谱法在多级固体运载火箭上升段轨迹快速优化设计中的应用。针对多级固体运载火箭上升段轨迹优化的特点,研究了求解多阶段最优控制问题的Gauss伪谱法,引入连接点概念处理间断点,设计了边界控制变量计算方法。为进一步提高轨迹优化速度,设计了含初值生成器的Gauss伪谱法串行轨迹优化策略,实现了固体运载火箭上升段轨迹快速优化。仿真结果表明,采用提出的优化方法优化一条上升段轨迹所用时间为2～3分钟,终端约束和路径约束均得到很好满足,算法求解精度高,对初值依赖性小,设计的边界控制变量计算方法可行。

摘要：设计空间监视卫星时,需要分析设计卫星与大量被监视空间飞行器的接近能力。通过具体仿真实例提出了一种基于摄动模型的快速最优接近轨道搜索方法,可以大大提高仿真速度,仿真结果证实了该方法的有效性,统计参数通过了精确模型的确认,也验证了算法的可信性。