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中国月球探测器发展历程和经验初探
叶培建, 黄江川, 孙泽洲, 杨孟飞, 孟林智
中国科学 技术科学. 2014, 44 (6): 558
嫦娥三号自主避障软着陆控制技术
张洪华, 梁俊, 黄翔宇, 赵宇, 王立, 关轶峰, 程铭, 李骥, 王鹏基, 于洁, 袁利
中国科学 技术科学. 2014, 44 (6): 568
嫦娥三号探测器7500 N变推力发动机研制
雷娟萍, 兰晓辉, 章荣军, 陈炜
中国科学 技术科学. 2014, 44 (6): 575
 
  中国科学 技术科学
 
中国科学 技术科学(中国科学E辑)
2014年 44卷 6期
刊出日期:2014-06-24


 
   
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嫦娥三号专题Ⅲ: 专项技术

中国月球探测器发展历程和经验初探 Hot!

叶培建, 黄江川, 孙泽洲, 杨孟飞, 孟林智
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 543-558 | doi: 10.1360/N092014-00150
全文 : PDF (2239 KB)   ( 788 )
摘要

在阐述了我国月球探测活动的实施策略及“绕、落、回”三阶段步骤后,以探月工程中的月球探测器(卫星)为代表和重点,系统介绍了嫦娥一号、二号、三号及五号的任务需求与特点、设计思路与要点和技术实现途径. 分析了已成功实现的绕、落任务所取得的技术跨越及成果. 初步总结的工程实践与管理经验对未来深空探测任务规划及实施应具有应用价值.

嫦娥三号专题Ⅲ: 专项技术

嫦娥三号自主避障软着陆控制技术 Hot!

张洪华, 梁俊, 黄翔宇, 赵宇, 王立, 关轶峰, 程铭, 李骥, 王鹏基, 于洁, 袁利
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 559-568 | doi: 10.1360/092014-51
全文 : PDF (3114 KB)   ( 659 )
摘要

嫦娥三号是我国首次地外天体软着陆任务,在世界上首次成功实现了利用机器视觉的地外天体软着陆自主避障. 针对自主避障任务的特点,嫦娥三号首创了灰度安全点结合姿态机动粗避障、高度安全点结合位姿机动精避障的“接力避障”控制技术. 实际在轨飞行结果表明,嫦娥三号在动力下降过程中发现了着陆安全点,并且完美实现了有效避障机动,确保了嫦娥三号软着陆落点的安全性. 本文详细给出了嫦娥三号自主避障软着陆控制技术以及在轨飞行结果.

嫦娥三号专题Ⅲ: 专项技术

嫦娥三号探测器7500 N变推力发动机研制 Hot!

雷娟萍, 兰晓辉, 章荣军, 陈炜
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 569-575 | doi: 10.1360/092014-52
全文 : PDF (9609 KB)   ( 635 )
摘要

为实现空间飞行器轨道机动、交会对接、星际软着陆等任务,采用具有大范围推力调节能力的变推力液体火箭发动机是比较理想的方案. 嫦娥三号探测器采用的7500 N变推力发动机,为我国首台大范围变推力发动机,可按照飞行器的控制指令,准确、快速、无级地改变推力,来实现探测器的中途修正、近月制动及月面软着陆任务. 介绍了7500 N变推力发动机的研制情况,包括发动机技术方案、关键技术攻关以及试验验证情况,试验验证和飞行情况表明,发动机设计合理、性能先进、工作可靠.

嫦娥三号专题Ⅲ: 专项技术

嫦娥三号着陆器释放与转移巡视器技术 Hot!

刘宾, 李新立, 柴洪友, 姜生元, 张大伟, 焦云雷
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 576-581 | doi: 10.1360/092014-53
全文 : PDF (2761 KB)   ( 340 )
摘要

嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成,顺利实现了月面两器分离释放,圆满完成了预定的科学和工程探测任务. 作为着陆器释放分离巡视器的关键设备,转移机构按照预定的飞行程序,圆满完成了各阶段的动作,顺利完成着陆器释放与转移巡视器的任务. 本文从探测器系统任务特点出发,对转移机构构型特点、系统设计及试验验证情况进行了介绍.

嫦娥三号专题Ⅲ: 专项技术

嫦娥三号着陆器的陀螺在轨标定 Hot!

李骥, 张洪华, 赵宇, 梁俊, 张晓文, 关轶峰, 黄翔宇
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 582-588 | doi: 10.1360/092014-54
全文 : PDF (995 KB)   ( 475 )
摘要

为了提高月球软着陆过程的导航精度,嫦娥三号着陆器需要在动力下降前进行在轨陀螺安装、刻度因子和常值漂移标定. 根据这一特定任务需求,设计了一种新颖的两层滤波算法. 第一层滤波算法为惯性姿态估计,用于获得较为准确的星体角速度估值;第二层算法进行陀螺在轨标定,器载计算机使用第一层算法提供的星体角速度估值,利用UD分解扩展卡尔曼滤波,同时估计出陀螺的安装偏差、刻度因子误差和常值漂移. 为了提高可观性,着陆器需要按照事先规划的角速度序列进行姿态机动. 本文详细介绍了这一方法的原理和设计思路,并进行了公式推导和可观性分析. 最后,结合实际飞行数据对该算法的效果进行了说明.

嫦娥三号专题Ⅲ: 专项技术

嫦娥三号两相流体回路的地面试验验证方法及试验结果分析 Hot!

张红星, 苗建印, 王录, 莫青, 刘自军, 向艳超
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 589-596 | doi: 10.1360/092014-55
全文 : PDF (12504 KB)   ( 352 )
摘要

两相流体回路在我国嫦娥三号月球探测器上的应用是全球航天器热控系统设计上的首次尝试,两相流体回路利用月球g/6重力驱动,无需电源供给,在长达14 d的月夜工况下,有效利用同位素热源解决了着陆器和巡视器内的仪器温控难题. 回路研制过程中遇到了传热性能无法在地面得到真实模拟的技术难题,本文以巡视器两相流体回路为例,建立了g/6重力驱动两相流体回路传热性能的地面模拟方法,给出了地面真空热性能试验验证结果并进行了分析.

论文

线性菲涅尔式聚光系统单管接收器的设计与优化

王成龙, 马军, 范多旺
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 597-602 | doi: 10.1360/N092014-00025
全文 : PDF (1897 KB)   ( 379 )
摘要

接收器是决定线性菲涅尔式聚光集热系统光学效率的关键部件之一. 设计了一种适用于高温介质(>500℃)的线性菲涅尔式聚光系统的接收器,由单根真空集热管和CPC组成,并重点研究了CPC最大接受半角和截取比选择对其性能的影响. 研究结果表明:CPC汇聚率随最大接受半角的增大而缓慢增大;若截取比小于0.65,则CPC汇聚率急剧下降;最大接受半角为45°、截取比为0.75的CPC开口宽度为475.49 mm,汇聚率为80.15%;基于该CPC的系统光热效率为58.06%,由此得出CPC实际汇聚率高于78.42%.

MSC: 10.1360/N092014-00025
论文

聚甲基丙烯酸酯人工晶状体表面水蛭素修饰及抗黏附

郑志雯, 焦燕, 任力, 王迎军
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 603-609 | doi: 10.1360/092013-1149
全文 : PDF (7195 KB)   ( 149 )
摘要

为了改善人工晶状体(IOL)对蛋白质、细胞的抗黏附能力,防止IOL出现浑浊,本实验利用氨等离子体改性技术使聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)IOL表面氨基化,在此基础上修饰抗凝药物水蛭素. 通过静态接触角、X射线光电子能谱、石英晶体微天平、细胞黏附及增殖测试等对IOL的表面物化性质及细胞学性能进行研究,结果表明:水蛭素修饰后IOL表面亲水性提高,抗纤连蛋白的黏附和抗晶状体上皮细胞的黏附能力均增强,细胞增殖大量减少,有望减轻晶状体增殖膜的生成,防止IOL发生浑浊.

论文

饱和多孔介质中颗粒释放-迁移问题的理论求解

陈星欣, 白冰, 蔡奇鹏
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 610-618 | doi: 10.1360/092013-1188
全文 : PDF (875 KB)   ( 264 )
摘要

饱和多孔介质中颗粒释放迁移特性的研究在地下污染物处置、地下水开采、核废料处置、城市固体废弃物填埋等方面有很重要的研究意义. 对经典的颗粒迁移模型进行修正,建立一种饱和多孔介质中颗粒释放-迁移模型,给出点源和线源形式下的瞬时释放和释放浓度按指数规律衰减情况的解析解. 分析了线源浓度按指数规律衰减情况的弥散系数、衰减系数、线源宽度、时间和距离等的影响机理. 研究结果表明:随着时间或距离增大,多孔介质中迁移颗粒的浓度先增大后减小. 弥散系数越大,迁移颗粒的浓度峰值越小. 其次,衰减系数对迁移颗粒的浓度有较大的影响,衰减系数越大,相应的浓度峰值越小. 另外,经典模型未在沉积动力方程中考虑弥散作用的影响,使得经典模型的预测结果普遍偏小.

论文

适于复杂赛道的驾驶员“期望轨迹-期望速度”协同决策模型

徐进, 赵军, 杨奎, 邵毅明, 彭其渊
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 619-630 | doi: 10.1360/092013-1177
全文 : PDF (4643 KB)   ( 371 )
摘要

期望轨迹/速度决策是汽车驾驶行为的重要环节,但现有模型的研究对象几乎都是针对城市道路和一般公路,无法用于具有特殊性的赛道驾驶行为模拟. 为此,本文根据真实世界的汽车驾驶过程和特点,提出了“前视断面选点”的轨迹计算策略,然后在其基础上构建了能够描述赛车手轨迹-速度选择行为的目标函数,根据赛道行驶环境和赛车性能设计了约束条件,并给出了“期望轨迹-期望速度”联合求解的滚动时域算法,最后,用襄阳东风汽车试验场内一条中速环道的汽车轨迹/速度实测数据和一条F1场地赛道的仿真试验值对提出的模型进行检验,结果表明本文的协同决策模型能够得到满足预期的结果并具有较好的准确度,因此能够有效模拟赛车手在赛道上的轨迹-速度选择行为.

论文

武汉市中心城区湖泊空间类型、开放程度及空间分布特征

张祚, 谭术魁, 周敏
中国科学 技术科学, 2014, 44(6): 631-642 | doi: 10.1360/N092014-00084
全文 : PDF (5671 KB)   ( 244 )
摘要

兼具自然功能和社会功能的城市湖泊是城市开放空间的重要组成部分. 提高城市湖泊滨水空间的开敞程度、可进入程度是提升城市形象和人居环境质量的重要方面,也是构建可持续城市的必要条件. 被誉为“百湖之市”的武汉市长期陷于“优于水而忧于水”困境中. 房地产开发的持续升温和“湖景房”的兴起导致武汉市湖泊数量和水面的进一步减少和萎缩. 为应对挑战,更合理的开发和保护城市湖泊,武汉市加大了对湖泊的规划和管理的力度. 本文以武汉市中心城区城市湖泊作为研究对象,基于“城市空间发展边界”对城市湖泊与中心城区空间关系进行了划分. 选取和构建测度环湖开敞空间、可见水道路比例等相关指标及其相应人均指标,并分别进行计算. 综合运用GIS工具、距离分析、Kernel密度分析等方法对所选湖泊开放程度量化结果的空间分布特征进行分析,并对“湖在城中”、“湖在城边”两种不同类型湖泊的各种指标差异进行对比分析,从而为深化城市发展与湖泊空间关系的理解,提升城市规划和管理的科学性提供支撑.

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