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[成果] 1900120042 上海
V321.213 应用技术 气象服务 公布年份:2019
成果简介:近年来,极端天气事件,特别是影响飞行安全的危险天气事件频发,这对航空天气预报的精确性、时效性提出了更高的要求;随着航空工业的迅猛发展及民航运控机制的不断优化,天气因素影响航空业效率的比重进一步加大。开展高分辨率航空数值预报技术研究,是提高飞行安全水平、降低飞行成本、提高机场管理效率的有效手段。 飞机观测资料(Aircraft Meteorological Data Relay,简称AMDAR)是利用商用飞机上搭载的传感器、终端和通讯系统收集的气象观测数据,是有效弥补中高层大气垂直探测数据频次的有效手段。将该资料同化到数值预报模式中,可有效改进极端天气的预报准确率。本研究通过对AMDAR的质量控制并应用到高分辨数值模式中,从而提供高分辨率、高频次、高准确率的航空数值天气预报产品,产品实现客观化、定量化、自动化和精细化,实现不同领域的交叉应用,无论经济、社会效益上都具有重大价值。 飞机观测数据多功能集成处理系统。飞机观测数据质量控制软件。飞机观测数据实时同化技术。高分辨率短时临近快速更新同化系统。高分辨率航空气象数值预报产品软件。数值预报云平台及高分辨率航空数值预报网站。
[成果] 1900120056 北京
V415.1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2019
成果简介:该项目打破传统卫星分系统独立式的设计模式,提出了为遥感载荷增加“眼睛”和“大脑”的一体化智能载荷研究思路,即在传统分米级遥感相机的基础上增加天文、惯性、卫星导航测量敏感单元和成像策略与信息实时处理单元,形成一体化的智能载荷。提出了载荷与测量一体化建造与标定模型,减少误差传递,实现精确的成像控制和高清晰的成像效果。 提出实时定姿定位高精度智能载荷一体化设计方法,实现智能载荷光机电热系统全局理想配置。提出以卫星本体为中心的空间杂散光姿态球理论,实现面向任务的光学配置优化,建立了一体化智能遥感载荷新模式。 提出了天文星图姿态、惯性陀螺角速度与卫星GPS/北斗位置三位一体的实时定姿定位系统,解决高动态成像下图像定位准确性难题。提出以高动态MEMS陀螺为参考的天文微弱信号探测方法,解决卫星快速机动、敏捷遥感、灵巧成像等过程中精确姿态获取的难题。提出基于自适应阈值的强杂光恒星信号高精度提取方法,解决了单一传感器无法实现星、日、月、地一体化感知与测量的技术难题,实现了复杂工况下全天候成像和目标准确定位。 提出了姿态敏感器与遥感载荷一体化的智能识别与测量技术,以遥感相机的恒星成像为目标参考,实现了遥感系统对空间目标0.03角秒极高精度指向。提出基于遥感图像识别的精密配准与姿态测量方法,实现在轨1,000,Hz、亚角秒级卫星颤振测量。提出一种空间合作/非合作目标异步编码采样的自主探测与智能识别方法,实现了30,km内空间目标分米级定位,并应用于我国月球背面超长波编队飞行探测任务中。
[成果] 1800180625 上海
V252.2 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目所属科学技术领域:材料与先进制造领域。 正在研制的XX-4等卫星型号减重的迫切需求,以全面提高卫星型号中镁及镁及镁锂合金产品的防腐性能为目标,针对镁及镁及镁锂合金材料耐蚀性能差的特点,该项目在上海市和集团公司工艺项目的支持下开展镁锂合金表面化学转化膜层制备技术、镁锂合金表面微弧氧化技术、镁锂合金表面化学镀镍技术、镁及镁锂合金表面防腐的富镁涂层及镁铝涂层制备技术4项镁锂合金表处理关键技术研究。该项目研究出的镁及镁锂合金表面处理工艺技术成果,其均能达到型号产品要求的技术指标要求,XX-4卫星型号、探月三期等多个型号已应用该项目研究成果。获发明专利授权7项,制订标准2项,发表论文22篇。应用单位新增产值6380万。经中国科学院上海科技查新咨询中心查新检索和咨询,认为该项目技术处于国际先进水平。 (1)首次采用了镁及镁锂合金多层化学镀镍技术,解决了导电性和耐蚀性难以兼顾的难题,满足了电子单机结构件防腐和电磁屏蔽性能需要; (2)提出了镁及镁锂合金化学转化膜层制备技术,解决了镁及镁锂合金材料过程防护问题和临时返修问题,经短时间处理后,形成表面膜层均匀细致,防腐性能良好。 (3)提出了镁及镁锂合金防腐微弧氧化及热控耐蚀一体化膜层制备技术,解决了航天型号镁及镁锂合金零件外露部分太阳吸收比平衡同时兼顾耐蚀的问题。吸收比不大于0.45,半球辐射率不低于0.88,耐中性盐雾试验不低于96小时。 (4)提出了应用于镁合金表面防腐的富镁涂层制备技术,解决了镁合金表面长期防护的问题,达到了耐盐雾5000小时的性能,通过了3年自然环境暴晒腐蚀试验,实现了镁及镁锂合金在严酷条件下的应用。 该项目所研发的镁及镁锂合金导电、热控、耐蚀涂镀层制备技术,已用于探月工程三期轨道器的驱动机构壳体和电单机结构件所用,实现轻量化的设计需求,保障型号任务的节点要求和服役安全。 该项目所建立的研究成果可为载人航天、深空探测和其他型号任务所用,尤其是对后续在海南发射场发射的型号任务,更具有适用性和针对性。
[成果] 1800180135 上海
V474 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:星载信息网络技术是卫星电子信息系统的一项关键技术,其通用化、宽带化和智能化程度将直接体现一个国家星载电子系统应用的能力水平。该项目属于航天系统工程学科,应用于卫星信息网络系统领域。在国家科技重大专项资助下,历时6年,完成了SpaceWire星载信息网络技术攻关,探索出一条从无到有、从有到精的发展道路,最终在轨表现优秀,为中国星载电子信息系统向网络化、宽带化和智能化方向发展打下坚实的基础。 该项目具有四个主要技术发明点: 1)星载信息网络数学建模及FDIR处理方法-理论指导。 针对星载信息网络数学分析技术空白,国际首次提出了采用图论有向图法来描述星载网络拓扑结构,为工程实践提供了重要的理论指导,解决大规模SpaceWire星载信息网络数学分析的难题。发明了邻接矩阵存储算法,便于工程实现,有效解决了理论研究向工程应用转化的难题。发明了面向虚拟信道业务的故障诊断、隔离与恢复(简称FDIR)处理方法,优化了星上信息处理流程,解决了增减有效载荷而引起星上数据传输系统设计更改的难题。 2)双总线、高低速多载荷接入星载混合信息网络数据传输技术-工程实践。 针对星上数据处理特点,国际首次提出了SpaceWire远程虚拟信道传输协议标准(简称SpW-RVTP),已纳入欧洲航天局(简称ESA)标准库,并在ESA网站首次发布中国应用成果。提出了双总线、高低速混合星载信息网络系统构建方法,解决了多载荷、高低速网络接入带宽瓶颈和可靠控制难题,提高了卫星数据接口的通用性,已成功应用于风云四号卫星和浦江一号卫星首发任务。 3)高速SpaceWire星载信息网络工程试验方法-试验验证。 提出了SpaceWire网络抗干扰性能提升措施,促成了ESA修改完善技术标准;发明了SpaceWire信号品质测试装置与眼图评价方法,解决了物理层信号性能不可测的问题。构建了SpaceWire电磁兼容性试验验证系统,填补了国内星载信息网络电磁兼容性试验技术空白,降低了工程应用中电磁兼容方面的风险。 4)超高速、高可靠智能星载信息网络系统技术-性能升级。 针对未来型号超高速率、自主智能数据交互需求,提出了SpaceFibre星载信息主干网构建方法和自适应路由算法,单链路传输速率高达10Gbps,解决了超高速率数据交互的难题,提高了星载网络宽带化水平;发明了SpaceWire-D统一星载信息网络构建方法和即插即用算法,链路重构与接入时间小于0.05ms,解决了自主路由选择的难题,提高了星载网络接入的可靠性和智能水平。 已经申请专利27项,已授权13项;标准1项,已纳入ESA标准库;软件著作权1项;论文12篇,SCI/EI检索3篇。该发明已成功应用于风云四号和浦江一号两颗首发星,并推广应用于“风云”气象观测、光学遥感等3型系列卫星,在未来高分辨、大气环境监测及深空探测等领域,具有良好的应用前景。
[成果] 1800140082 浙江
V262.4 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:该项目紧密围绕国家重大战略需求,依靠跨学科、跨领域自主创新,攻克了飞机装配领域柔性定位、精准制孔和可靠连接三大技术难题,创建了中国首个全面涵盖组件、部件、大部件和整机的飞机自动化装配系统通用开发平台和集成应用技术体系,研制了动态成组定位系统、移动机器人制孔系统、环形轨道制孔系统、5+X轴专用机床制孔系统、卧式双机联合钻铆机等5大系列51个型号428台飞机自动化装配成套工艺装备。 项目主要创新成果包括: 1)研制了一系列自动化定位系统,实现了飞机入位-测量-调姿-对接装配全过程自动化,解决了多种类型飞机的不同层次结构装配的柔性定位难题; 2)突破了飞机装配现场实物和设计模型自动配准、高频-低频伴生振动主动抑制等技术难点,发明了一系列多功能制孔末端执行器,研制了移动机器人制孔系统,实现了弱刚度机器人的稳定精准制孔; 3)突破了螺旋铣刀具寿命增益、预紧固件自动安装、大型结构装配热变形主动补偿等技术难点,发明了螺旋铣与椭圆锪窝复合功能末端执行器、预紧固件自动分拣-输送-插入-旋紧装置,研制了5+X轴专用机床制孔系统,实现了复合材料/钛合金叠层结构高效制孔和大型翼盒结构装配自动化预连接; 4)发明了阵列式柔性支护结构、模块化拼装环形轨道和驱动复用换位机构,研制了环形轨道制孔系统,解决了大型飞机非等直径机身环向对接区域的自动化制孔难题; 5)突破了结构刚度匹配设计、双机末端位姿协调、压铆力/位混合控制等技术难点,发明了新型卧式双机联合自动钻铆机,首创了飞机壁板自动钻铆的移动生产线模式,彻底改变了自动钻铆机依赖于数控托架和柔性工装的低效率产品定位方法。 该项目获授权发明专利20项,发表SCI论文38篇、EI论文51篇,建设了17套飞机自动化装配系统和2条飞机总装配移动生产线,为Y-20、J-20、Y-9、ARJ21等9种重点型号飞机的研制和批量生产做出了重大贡献。 项目工程应用成效显著,获中航工业西飞、成飞、陕飞、成飞民机、中国商飞上飞等飞机制造龙头企业的一致高度评价。近3年,新增产值289.78亿元,新增利润2.47亿元,新增税收3248.33万元,增收节支6.58亿元,取得了巨大经济效益和显著社会效益。 项目成果打破了发达国家在飞机自动化装配领域对中国的技术封锁和装备垄断格局,依靠自主创新引领了中国飞机装配模式从手工到自动化装配的颠覆性变革,实现了中国飞机装配技术和装备的跨越式发展。
[成果] 1900010232 四川
V351.3 应用技术 航空运输辅助活动 公布年份:2018
成果简介:机场行李处理系统是航空港体量最大、构成最复杂的关键运营装备,承载航站楼“人流、物流”两大核心功能之一,直接影响航空安全、航班正点率及旅客体验。随着民航飞行量的快速发展,大型机场年旅客吞吐量相继突破2000万人次,传统行李处理系统受限于分拣效率、差错率等方面的技术瓶颈,难以满足高峰小时行李量爆发增长适时处理需求。该项目实施以前,大型机场新型高效行李处理技术全部依赖进口,建设成本高、升级改造难、核心技术及控制权受制于人,给机场运营管理带来安全隐患,严重制约了机场业务发展。 该项目在国家科技部、民航局等科技专项支持下,历经十余年,针对大型机场行李处理“快”、分拣“准”和运行“稳”三大核心问题,开展了一系列关键技术攻关,形成整套创新技术体系,并成功研制国产新一代大型机场行李处理系统,通过民航局的产品合格审定,打破国外垄断,填补国内空白。项目主要创新性工作如下: 创新点1:针对“快”问题,在国内首次提出了翻盘式一体化行李高效处理的技术架构,替代了传统转盘-推臂分离式架构,突破了基于双边U型直线电机驱动的行李快速输送和批量并行行李信息实时通讯技术,成功研制出国内首套翻盘式行李高速自动分拣机,分拣效率为传统技术的3-4倍,由原来1500-2000件/小时提升至6000件/小时。 创新点2:针对“准”问题,提出了基于引力场模型的行李注入速度多级动态控制方法、基于RFID和ATR多传感器融合识别技术、光学识别与神经网络学习相结合的批量行李信息核验方法,解决了行李不规则、小间距,标签不完整、不规范情况下的注入准、识别准、核验准的难题,使系统行李处理综合差错率由原来万分之一降低至十万分之一。 创新点3:针对“稳”问题,发明了基于逆向稳态的倾翻机构,提出了前馈式负载预判策略匀速控制方法和线程级冗余不间断服务切换技术,解决了非平稳变载条件下的机构稳、速度稳、高可靠的难题,实现了对该系统FMEA模型中严酷度等级最高的核心稳定性技术环节的严格管控。 围绕上述技术创新,该项目申请发明专利15项,已授权10项,发表论文32篇,取得软件著作权14项,获得民航科学技术一等奖等6项科技奖励。系统获得国内首台套认证证书和民航产品审定合格证。以钱清泉院士为首的专家组鉴定认为:项目整体技术达国际先进水平,部分技术达国际领先水平。 项目产品造价为国外同类产品的60%左右,竞争优势明显;在重庆、天津、刚果等国内外20余个机场推广应用,连续3年国内市场占有率位居第一,累计合同订单近30亿元。尤其是2017年击败国际一流厂商中标北京新机场项目(约7.5亿元),在行业内引起强烈反响,习总书记亲自视察并强调“新机场是首都的重要标志性工程,是国家发展一个新的动力源,必须全力打造精品工程、样板工程”。该项目成果转化成为中国民航重大技术装备国产化成功示范标杆。
[成果] 1800180623 上海
V416 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:卫星、载人飞船、空间站等空间飞行器运行在微重力、真空和高低温等复杂空间环境、其动力学特性非常复杂,对其高效和安全运行具有重要影响。因此,必须开展能够模拟空间环境的地面动力学试验。而这些实验装备的核心技术大都掌握在美俄手中,且严格限制对我出口,这种核心能力的不足已成为建设航天强国的重要瓶颈。项目团队在载人航天和探月重大专项、国家863计划和上海市科委等课题支持下,经过多年产学研协同攻关,解决了模拟空间复杂环境下航天器动力学和振动特性地面试验的难题。项目主要创新点为: 1、自主研制了复杂空间环境下大型航天器动力学成套实验装备。包括大型气浮悬吊双5自由度交会对接动力学实验装备、双导轨机器人14自由度空间服务与操控动力学特性实验装备、热真空环境对接动力学实验装备、随动悬吊超大尺寸大柔性空间展开机构振动模态实验装备等。航天器在轨飞行数据验证了地面实验装备和试验数据的有效性和天地一致性,显著提升了飞行器的动力学设计水平和载荷的动力学环境。 2、发明了大型装备地面微重力模拟技术。突破了大吨位高精度运动气浮、大范围空间运动随动悬吊重力补偿等微重力环境模拟技术,发明了重载偏载高精度气浮平台、高精度加速运动气浮和悬吊随动装置、大范围空间运动随动卸载悬吊机构等关键技术和产品,解决了大吨位、大柔性、多维空间运动航天装备微重力模拟环境下动力学试验的难题,完成了全尺寸载人航天交会对接机构等产品的微重力环境动力学试验。 3、提出了实验装备与试验件动力学混合建模和高精度协同控制方法。建立了实验装备与试验件全运动包络的动力学模型,提出了空间飞行器对接过程变拓扑、多体碰撞非光滑动力学的建模方法和大尺寸大柔性空间结构超低频模态分析方法,突破了大行程高精度气浮控制、双导轨机器人14自由度高精度协同控制、大柔性结构低频振动随动悬吊同步控制等关键技术,解决了多轴协调的力/位移柔顺控制、多自由度空间运动和操控过程精确协调控制等难题。 4、建立了复杂空间环境下大型航天器动力学试验、测试和评估方法与规范。突破了大尺寸大柔性薄膜太阳电池阵和展开天线的非接触式测量与模态辨识、真空低温环境的动力学补偿、飞行器动力学特性与实验装备控制参数的实时监控与补偿关键技术,建立了全尺寸空间对接机构的试验规范及真空低温环境动力学试验规范,制定了航天器动力学仿真模拟与试验、测试和评估标准,有效指导了复杂环境下大型航天器动力学特性的模拟、鉴定和验收。 该项目获授权发明专利16项,公开6项;制定国军标等标准4份;发表论文38篇。鉴定意见表明项目成果“总体水平国内领先、国际先进,其中双5自由度交会对接动力学实验装备和随动悬吊大柔性空间展开机构实验装备的主要技术指标国际领先”。项目成果填补了国内空白,已成功应用于载人航天、探月工程和高分专项等国家重大工程,取得了显著的经济、国防和社会效益。
[成果] 1800130187 北京
V223.1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该成果属于先进制造与工业技术领域。 驾驶舱历来是民用飞机研制的亮点。大型民机未来智能驾驶舱是中国商飞公司瞄准下一代大型民机驾驶舱核心技术趋势,自主研发的创新性民机驾驶舱。部分核心功能将在自主研发的宽体客机及其他民机改进型上应用,从而打破国外在民机驾驶舱设计技术上的垄断,提升中国民机自主设计和自主研制能力。 该项目围绕民机驾驶舱显示和控制技术发展趋势和定位,通过开展系统工程、分布式综合模块化技术、总线网络技术、显示技术、虚拟现实、智能飞行管理、触摸控制、语音控制和高速宽带数据链等技术在民机驾驶舱中的应用研究和综合集成,实现驾驶舱设计和集成创新,打造具有高度智能化的驾驶环境,提高驾驶舱人机工效,提升飞行员视觉感官,改善操作体验,降低负荷,进一步提高飞行安全和飞机任务执行能力,适应下一代空中交通管理运行体系。 未来智能驾驶舱提出了简洁、智能、互联、安全四大理念。首次将智能决策、主动优化、机载互联、语音控制等技术引入民机驾驶舱和飞行自动化控制中,提出了全玻璃化驾驶舱概念,设计了全新的显示布局,第一次采用图形化的触摸控制模式执行飞行任务,通过视频通信增强空地间的交互理解,集成平视视景等系统提升飞行员在多种恶劣环境下飞行任务执行能力。 大型民机未来智能驾驶舱的创新点包括: 1.基于模型的和TTE的分布式综合模块化航电系统架构和显示控制系统布局; 2.基于HUD的合成视景指引系统、组合显示系统和ARINC818标准的新型显示画面; 3.基于智能飞行管理、触摸控制和语音控制的新型显示控制方式。 大型民机未来智能驾驶舱是中国商飞公司自主设计的下一代民机驾驶舱的概念原型系统,凝聚了驾驶舱发展的多项核心技术,是民机创新性设计的标杆性工程,在国家“十二五”科技创新成就展和“砥砺奋进的五年”大型成就展上得到了党和国家领导人的充分肯定,引起了巨大的社会反响。其为中国后续民机设计提供依据和基础,支持中国大飞机重大工程专项的推进。同时也将牵引国际民机驾驶舱设计的方向。 大型民机未来智能驾驶舱项目形成的专利和正在申请中的十余项专利、软件著作权,预计后续也将带来良好的经济价值。
[成果] 1800180646 上海
V271.1 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:大型客机是一个国家科技水平和工业体系的综合展现,其主要生产商为波音和空客,覆盖了全球90%以上的市场。大型客机对于科技工业的进步具有极高的带动作用,辐射的相关产业规模巨大。发展大型客机是提高中国自主创新能力和增强国家核心竞争力的重大战略举措。高可靠与高安全是民用飞机的突出特征,大量关键技术亟待突破。 飞机液压系统为飞机操纵和控制提供动力,液压管路则是飞机的“血管”。现代大型客机液压管路网络具有“长、散、杂”的特点,全机管路数量多、长度长、壁厚薄(C919飞机1186根、884米、小于1毫米);空间形态各异,遍布全机;载荷环境恶劣、且相互交叉耦合(振动过载超过10G、工作温度-40℃~135℃)。进而带来安全风险高、设计精度差、构型管理难问题。美国空军评估飞行事故中大约43%与管路的故障有关,中国某型飞机总装阶段出现过单架机超过40%的管路报废。 面对国家重大需求,中国商飞上海飞机设计研究院、伊顿上飞航空管路制造有限公司、燕山大学、浙江大学、北京航空航天大学组成了该项目组,在国家大飞机专项计划、国家自然科学基金的支持下,历时8年,建立了一套高安全的飞机液压管网设计方法,形成了高效率的设计技术手段和路径,提出了涵盖设计、生产及维护全周期的规范体系,取得了如下创新成果: 1)建立了高安全的大型客机液压管网设计方法。以安全需求为牵引,提出了高可靠冗余的管路系统架构,给出了管路系统动应力控制方法,首次开展了多维失效下管网生存能力的评估研究,从而提高了C919飞机液压管路系统的安全性。 2)建立了飞机液压管网的全数字化集成与管理体系。给出了基于数字化平台的管路系统协同设计方法,首次提出管路产品与飞机构型的一致性确认原则,建立管路系统装配误差控制技术,形成了设计流程管理的成套规范,实现了飞机液压管网的主动、正向设计,极大地提高了管路网络的设计效率和质量。C919飞机取消了管路取样流程,完全实现了数字化设计装配,管路装配0报废。 3)给出了飞机液压管路系统的虚拟验证与优化技术。开展了基于虚拟验证的管路系统性能、重量以及装配与维护的最优设计,并首次开展了闪电环境下机翼管路的防护验证。 该技术成果共编制72份标准、规范及流程,发表31篇技术论文,授权专利11项。 经济效益和社会效益:技术成果已在C919飞机液压管网络设计上得到应用,并取得巨大成功,缩短研制周期超过6个月,产品装配一次成功,保障了C919飞机的顺利首飞,成功支持国家重点型号研制。相比传统方法,C919飞机管路研发、制造成本共计节省¥4.85亿。自主开发的设计验证手段、规范体系对于大型客机国产化有重大意义。 促进行业科技进步作用:提升了企业产品的研发效率,更具国际竞争力,实现了中国复杂飞机液压管路系统的技术飞跃,打破了国外技术封锁和市场垄断,引领了行业自主创新和技术进步,培育了产学研深度合作的创新团队。
[成果] 1800140085 北京
V423 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:载人航天与深空探测、高分辨率对地观测、卫星导航三大国家重大专项等任务对航天机构要求大幅提高,突出表现为:长寿命、高精度、高可靠。 航天机构必须轻量化,高压缩比,真空、温度交变(20℃/min)、辐射等服役环境导致性能退化明显,且无法在轨维护维修,保证航天机构长寿命前提下的高精度和高可靠,技术难度大,是世界航天技术的主要难点和焦点。NASA指出:“几乎10%的成功发射卫星都有某种在轨异常问题,其中大多数都由机构问题所导致”。1980年~2005年间发生的156次在轨故障中,机构故障46次,约占30%,其中36次导致整星任务失败(近80%)。 美俄等国对中国一直实行高性能航天机构的技术封锁,产品及相关高端材料器件禁运,严重制约了中国高性能航天器的发展和应用,是中国航天主要技术瓶颈之一,必须尽快突破核心关键技术、实现产品自主研制。 该项目依托型号任务、973等项目,历时近二十年,在动态级联耦合可靠性设计方法、使用可靠性系统控制方法、关键工艺参数量化控制等方面取得重大突破,实现了长寿命高精度高可靠航天机构全系列产品的全自主研制。主要原创性成果如下: 1、提出了动态级联耦合可靠性理论方法,创建了航天机构可靠性与其他功能性能一体化设计的新方法,提升了长寿命高精度高可靠航天机构设计能力。 2、提出航天机构“使用可靠性系统控制”新概念、发明了“使用可靠性系统控制”与机构驱动控制融合的统一控制方法,提升了航天机构在轨高精度高可靠长期运行能力。 3、建立了航天机构服役过程中内部环境、运动副核心要素等的演化规律模型,创建了关键工艺参数优化和量化控制方法,提升了长寿命高精度高可靠航天机构制造能力。 利用上述创新研究成果,建成了长寿命高精度高可靠航天机构设计、制造支撑平台,自主研制了系列化长寿命高精度高可靠航天机构产品,寿命由5年提高到15年以上,精度达到1″(角秒),53套产品在轨累计服役2544月套零故障。 该项目成果鉴定结论是:“总体技术水平达到国际先进,在可靠性建模与分析方法、使用可靠性系统控制方法等方面处于国际领先水平”。该成果有力保证了三大国家重大专项等重点型号任务的顺利实施,引领并推动了中国航天机构行业的快速稳定发展,创造了显著的社会和经济效益。近三年直接经济效益11.4亿元,利润7429万元。申报国家发明专利39项,授权18项;发表论文258篇,SCI收录159篇(他引408次),EI收录99篇。
[成果] 1800180644 上海
V271.1 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于航空航天领域。 喷气客机是高端复杂产品、“现代工业的皇冠”,是创新型国家和制造强国的标志性工程,也是西方少数发达国家长期垄断的战略产品,中国每年花费巨资引进喷气客机。国产喷气客机的发展历经坎坷,研制喷气客机是几代中国人的梦想。ARJ21飞机是中国民机“三步走”战略第一步,是响应西部大开发战略的国家“十五”重大科技专项,历经12年技术攻关,取得中国民航型号合格证,通过了美国联邦航空局(FAA)影子审查,实现国产喷气客机首次商业运营。现已交付5架飞机,运营近3000小时,运送旅客7.4万人次,客座率90%以上,获得国内外订单453架。实现了“让中国的大飞机翱翔蓝天”的梦想,开启了中国民机产业的新时代。 ARJ21飞机按照国际惯例,采用“主制造商-供应商”模式,国内自主设计、系统集成、部件生产、总装制造,机载设备全球采购,具有完全自主知识产权。其成功研制使中国成为世界上少数几个掌握喷气客机核心技术的国家,建立了国产喷气客机市场开发、设计制造、适航取证与客户服务的技术体系,飞机整体技术达到同类飞机国际先进水平。主要创新成果如下: 1)高原经济性同类飞机国际领先:创新性提出了基于民用飞机经济性的喷气支线客机总体设计技术。提出了喷气支线客机超临界机翼以及高升力系统工程设计技术,提出了基于失速速度和失速特性综合分析的失速保护技术,建立了民用飞机经济性设计标准和评价方法。 2)飞机安全性设计水平同类飞机国际先进:国内首创建立了民用飞机安全性设计和适航验证技术体系,部分技术国际领先。该体系国际首创建立了电气互联系统(EWIS)和管路的安全性分析方法,国内首创提出了双发动机失效和轮胎爆破等失效状态以及结冰区飞行、积水跑道起降等特殊环境条件下的飞机安全性设计和验证技术。 3)驾驶舱技术水平同类飞机国际先进:创新性提出了喷气支线客机智能驾驶舱设计技术,该技术国际首创提出了喷气支线客机驾驶舱静暗显示控制技术、基于衍生故障抑制的智能告警技术以及三轴电飞行控制构架和设计技术。 4)国内首创建立了民用喷气客机自动化总装生产系统。国内首创提出了飞机装配过程中设计参数更改映射与模块自动化对比技术、多层级关键参数传递与位姿拟合优化方法和基于分布式技术的全机电缆完整性自动测试方法。 该项目获得国内外发明专利39项、软件著作权18项,出版专著14部,发表论文203篇,形成企/行业标准4项。成果已应用于C919、CR929、运20等型号研制。近三年,该项目新增产值28.3亿元,新增利润4848万元。经中国航空学会鉴定:“该项目成果综合技术水平国际先进,并在满足高高原机场适应性、驾驶舱效能方面处于同类机型国际领先水平”。 ARJ21飞机已成为新时代实施中国制造2025强国战略的大国重器、建设创新型国家的标志性工程和国家“一带一路”战略的新名片。
[成果] 1900010434 北京
V373 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目研究的新型航天系统,是指由多个航天器构成,通过机动对接、集群飞行、空间操控等交互操作,实现突破传统航天限制、发展空间新能力的新概念系统。例如:由服务卫星、目标卫星、轨道仓库等构成的在轨服务系统,通过发展在轨加注、维修更换、在轨装配等新能力,突破传统卫星一次性发射与使用的限制,极大提高空间资源使用寿命与应用效益。新型航天系统的规模尺度更丰富,任务能力更先进,运营使用更稳健,但带来了系统总体设计的复杂性。在任务规划、平台设计与系统运营方而,面临巨大挑战,需要解决复杂动力学约束下的多航天器大规模任务设计、光/机/电/热耦合条件下的航天器多学科协同设计优化、随机/认知混合不确定性条件下的航天系统运营稳健优化等关键科学问题。 2004年以来,围绕上述基础问题,系统开展了新型航天系统总体设计优化理论创新研究工作,主要科学发现包括:①提出了新型航天系统任务混杂设计理论与方法,揭示了航天器轨道机动大尺度时空约束影响机理,高效实现了大规模多航天器系统任务全局优化。②提出了航天器多学科优化设计理论与方法,包括系列航天器学科代理模型训练机制和基于解耦并行的多阶段协同优化方法,学科分析时间降低3-4个量级,有效实现了新型航天系统多层次、多学科协同优化。③提出了新型航天系统全寿命运营的稳健设计理论与方法,包括随机/认知混合不确定性条件下的新型航天系统性能分析方法和序贯优化方法,实现了系统效用的高精度定量评价,系统运营优化效率提升80%以上,有效提升了长周期运行的高稳健、高可靠和高效益。科学发现系统发展了力学、数学等方面的新设计方法与手段,揭示了新型航天系统设计特性与规律,为新型航天系统研制提供了坚实的理论与方法支撑。 项目研究成果在我国载人航天工程中发挥了重要作用,所提出的交会轨道算法是神舟飞船历次交会对接飞行控制任务规划软件的核心算法,为提升我国“天宫”空间站运营效率和应用效益提供了重要支撑。项目成果应用于我国系列微纳卫星的总体设计与优化中,性能指标达到国际先进水平。作为组长单位之一,在“十三五”国家科技创新规划重大项目“深空探测及空间飞行器在轨服务与维护系统”立项中发挥了积极作用。 8篇代表性论著SCI他引203次、总他引666次,ESI前10%层次5篇,1人入选Elsevier中国高被引学者榜单,项目获湖南省自然科学一等奖和军队科技进步二等奖各1项、获国家杰青和优青资助各I项。论著获得陈士橹院士、周建平院士、黄文虎院士、美国工程院院士Scheeres教授、欧洲安全性与可靠性协会前主席Enrico Zio教授等国内外知名专家的高度评价。代表性博士论文分别获得2010年、2014年和2016年度全国(含航空宇航科学与技术学科)优秀博士论文,还获得湖南省/全军优秀学位论文11篇。在2017年欧空局主办的第九届国际空间轨道设计大赛中,应用该项目成果设计的“低成本碎片清除新型航天系统”,在与全球顶级航天机构的竞争中表现优异,获得亚军,为中国参赛队在该赛事中的最好成绩。
[成果] 1800140155 重庆
[V263, V252] 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:“航空发动机高温测量用高品质贵金属测温材料研究与开发”项目为重庆市科技攻关计划项目(项目编号:cstc20122gg-yyjs50006)支助项目。项目主要针对航空航天发动机及高温部件、高温陶瓷烧结、高温人造晶体以及特殊高温炉窑等高新技术领域的高温测量关键材料迫切的国产化需求,重点开展高铑、高铱含量非标贵金属测温材料的均匀化制备技术、过程热加工工艺技术、质量调整对配对热电势的影响、超高温测温稳定性、高温检测以及无损连续性均匀性以及规模生产后的稳定性等方面技术攻关,旨在开发出高温、复杂环境下具有高精度、高均匀、高稳定性的贵金属测温材料,实现产业化关键技术突破,实现成果国产化,满足市场对高性能产品替代需求,并为中国航空、航天、高温晶体、高新技术、高精度智能仪器仪表等领域的发展作出应有贡献,引领行业技术进步。项目开发出PtRh40-PtRh20、IrRh40-Ir非标贵金属测温材料,完善了国内测温材料体系,并制订了《PtRh40-PtRh20热电偶丝及分度表》国家标准,使该材料标准化,为中国航空发动机及其他特殊领域高温测量技术的整体进步起到推动作用,实现与国际测量技术接轨。 项目充分利用该院国家仪表功能材料工程技术研究中心先进的生产设备与检测仪器平台,依托该院承担的重庆国家功能材料高新技术产业化基地建设,配合国家航空、航天等重大工程的推进,突破了高精度、高稳定性的高温温度传感器用贵金属测温材料制备及产业化关键技术。 项目成果突破了产业化产品性能与工艺稳定性等关键技术,材料测温精度满足ASTM E 1751-2000,并在Ⅰ级精度范围之内,产品综合性能达到国际先进水平,形成了与ASTM规范接轨的PtRh40-PtRh20、IrRh40-Ir测温材料产品体系,产品直接供应航空发动机关键配套商以及其他特殊领域,形成年产500公斤高品质、高附加值的特殊贵金属测温材料的生产能力,实现销售2400余万元,利润1000余万元,实现利税300余万元。 项目建成高品质贵金属测温材料生产线一条,获得专利授权4项,其中发明专利2项,实用新型2项,制订国家标准1项,发表技术论文3篇,获得省部级奖励1项,产品获得用户一致好评。
[成果] 1800180682 上海
V474.26 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:该项目源于中国科学院战略性先导科技专项-暗物质粒子探测卫星总项目,隶属于卫星姿态控制技术领域。卫星姿态控制技术水平往往不仅代表着卫星平台的研制水平,而且也决定着卫星的成败。因此卫星姿态控制技术一直以来都是航天领域研究的热点,特别是如何高可靠、低成本实现高性能的卫星姿态控制尤为关键。 该项目应用于暗物质粒子探测卫星,首次在没有推进系统配置的情况下,以精简、低成本的系统配置实现了对大惯量卫星高可靠、高性能姿态控制及长期在轨稳定应用。 该项目主要由姿态敏感器、姿态控制器、执行机构三部分组成。 姿态敏感器:星敏感器、磁强计、太阳敏感器、光纤陀螺组成,用于测量卫星的姿态信息。 姿态控制器:采用集中式管理,由星载计算机完成。 执行机构:反作用轮组、磁力矩器组,执行控制指令,完成卫星姿态控制。 姿控系统重量68.5kg,卫星总重1845kg,姿控在卫星中占比不到4%,平均功耗小于75W。实现了以70kg的“小牛”高性价比驱动两吨“大车”的效果。 暗物质粒子探测卫星,于2015年12月17日成功入轨。姿控已稳定可靠运行两年半,性能优良。在轨验收评审,获得了专家满分评价。 其在轨性能如下: 三轴姿态精度:优于0.0025度三轴姿态稳定度:优于0.0004度/秒该技术主要特点和创新点: 1.针对大惯量卫星(1500kgm2,1845kg),在国际上首次提出无推进系统的动态轮控磁控加权联合姿态捕获技术,入轨20s完成姿态捕获,辅以分幅磁控减小磁干扰的设计,高指标地完成任务需求,解决了传统推进捕获带来的系统复杂性问题,仅用“反作用轮+磁力矩器”实现了对卫星的快速、安全初始姿态捕获; 2.采用数据融合的卡尔曼滤波技术和移动平滑低通滤波器控制技术,通过星敏感器和光纤陀螺的同构/异构数据融合校正、系统误差识别和修正,并结合移动平滑滤波控制器的多机制联合与平稳切换控制的创新算法,抑制了振动高频噪声,实现了高精度、高稳定度、高可靠的控制性能; 3.国内首次以精简的姿控系统硬件配置,应用于暗物质卫星初始捕获、机动、定向到安全模式重捕获的全任务过程,实现了初始安全快速捕获、快速平稳指向机动、高精度和高稳定度指向性能,为暗物质卫星高承载比设计奠定基础,在精简配置下姿态控制能力达到国际先进水平;该项目技术难度大,创新性强,具有多项自主知识产权,综合水平达到国内领先、国际先进。该成果已经成功应用于暗物质粒子探测卫星,对暗物质粒子探测起到重要作用,同时为卫星的姿控系统设计提供了突破点和新思路。 该项目已申请发明专利四项,审阅中文章两篇。
[成果] 1800180185 上海
V214 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于航空航天领域的飞行器结构力学学科。 飞行器结构的损伤及扩展分析方法一直是航空航天结构研究的热点,包括损伤起始点的分析判断、损伤扩展路径的分析模拟、破坏的模式和破坏机理的分析等。长期以来广泛采用的有限元方法要求存在连续可微的位移场。且需要预知裂纹出现。但是在损伤和破坏分析中存在诸多不连续性,因此,对于裂纹扩展问题,基于连续介质理论的传统有限元方法往往显得求解能力不足,不能有效地模拟裂纹的扩展过程,一旦有损伤发生,会形成病态方程。常规解决办法不能模拟损伤"自然发生"和"自由扩展"。 近场动力学作为一种新型的力学理论,是经典连续介质力学的拓展,提供了力学研究的新途径。尤其对于不连续问题,如断裂、动态裂纹扩展、损伤、疲劳、冲击、循环塑性等都可以在近场动力学(PD)的理论框架内重新研究,并得到更加深刻和丰富的结果。 该项目在进一步完善相关近场动力学理论的基础上,针对航空航天结构中的复合材料层合板结构和铝合金薄壁结构的损伤、裂纹扩展、冲击、稳定性和非线性问题进行研究,主要贡献有: 1)创建了纤维增强复合材料层压板损伤的近场动力学模型和分析方法,建立了可模拟多种铺层的复合材料近场动力学模型,可以进行纤维断裂,基体断裂和分层破坏形式的损伤扩展分析。构建了基于近场动力学的复合材料层合板的冲击动力学模型。提出了基于近场理论中的微观弹脆性材料模型的各向同性脆性材料建模方法,结合GPU算法,可以有效提高计算速度。 2)创建了用于模拟复合材料物理非线性行为的态型近场动力学方法。方法引入经典单参量非线性本构,以确定复合材料态型近场动力学模型中力矢量状态与变形矢量状态之间的关系。在力矢量状态表达式中引入含损伤参量的标量函数,实现损伤描述。并提出态型近场动力学中非局部应变的补偿-修正法,以减轻态型近场动力学中边界效应的影响。 3)提出了薄壁型金属板壳结构的PD模型离散方法及稳定性分析PD方法,提高PD薄板模型的计算效率,推导了节点刚度矩阵和结构刚度矩阵的表达关系,改进了Kilic基于PD键理论的动力松弛法,并提出了一种新的修正迭代收敛准则,开发了相应的计算机软件。 该项目始于2011年,2013年在力学学报发表了国内第一篇复合材料层压板的近场动力学损伤分析的文章,以及第一个相关的软件著作权;2014年获得国内第一个近场动力学方法专利。发展至今,共有发明专利4项和软件著作权4项,获得上海市优秀硕士论文奖1项、上海交通大学研究性罗麦科技航天奖学金(科创实践)1项。发表论文SCI论文7篇被引64次,发表EI和国内外会议论文16篇,被引51次。该项目技术被成功应用于国产大飞机研制和民机重大专项项目研究中。
[成果] 1800130044 北京
V474.213 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:该项目重点针对中继卫星系统应用过程中存在信号分析和故障诊断手段有限的问题,研制开发了中继卫星地面终端中低速数传信号记录分析系统,系统通过直接中频带通采样获取中低速数传信号数据,持续储存于大容量磁盘阵列中,综合采用高精度信号分析与处理等技术,进行卫星信号的实时记录和事后分析处理,实现了数据传输链路设备在线并行监测、故障分析和定位,具备性能优异的中低速数传信号监视和事后分析功能,对中继卫星地面终端设备问题排查提供了强有力的支持。 具体技术创新点主要体现在以下三个方面: (1)针对常规的均方根法(RMSM)、自相关法、最大熵法(MEM)和能量集中法等带宽估计方法精度较低,难以满足技术指标要求的问题,提出了一种基于修正功率谱估计的带宽检测方法,通过多次估计调整Welch变换的窗函数长度,有效提高了信号带宽估计精度。 (2)针对传统特征值分解算法用于信噪比估计时估计误差较大的问题,提出了一种修正的自相关矩阵特征值分解(MACE)的信噪比估计方法,较好的克服了带通滤波带来的影响,并通过仿真和实测数据验证了该方法的有效性。 (3)针对中继卫星系统应用中可能会存在干扰信号影响,导致接收机失锁的问题,建立了叠加信号分析模型,提出了一种基于循环谱空域滤波的叠加信号分离方法,并根据信号统计独立性和相关性的特点研究了一种基于相关性检测估计主信号的有效方法,然后由此对消主信号完成干扰信号的提取。 该项目成果已成功应用于神舟十号、神舟十一号等载人航天任务中,获取了大量的中低速数传信号数据,并利用所提出的算法对部分异常数据进行了分析处理,有效保障了任务执行质量,经济和社会效益显著。经航天工程大学保密委员会审查,所有申报资料不涉及国家机密。
[成果] 1800180679 上海
V474.6 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属航天技术领域。微小卫星在智慧城市规划、对地遥感、导航增强、信息安全等领域具有广泛应用,发展迅速。微小卫星功能密度、任务复杂度大幅提升,对能源保障提出更高要求,而高可靠的用于大功率能源获取的姿态指向显得尤为必要。因此,该项目设计一种在无角速度信息,只依靠磁强计、太阳敏感器和磁力矩器实现高可靠对日稳定的控制技术,可实现微小卫星平台对大功率任务的支持,避免精密敏感器和执行部件的高频次使用,极大提升整星寿命。 该项目来源上海市经信委"城市智能遥感高光谱群"、中国科学院地球大数据科学工程项目,项目主要创新成果和技术突破有: (1)基于动态权重系统参数自主辨识的地磁场下整星高精度剩磁、感磁解耦补偿标定技术。国内首次提出在地磁场中对星载磁强计高精度解耦补偿方法,采用病态矩阵与误差容忍度分析方法,突破地磁场中卫星剩磁与感磁无法解耦的关键技术难点,解决传统磁标定方法对严苛零磁空间条件的依赖,保证磁测精度、达到极大降低试验成本同时也提升磁试验效率的效果。 (2)最小代价4π天球覆盖的欠约束太阳矢量确定技术。创新性提出全天球太阳矢量无缝测量方案,采用首创的基于方位信息的太阳矢量欠定方程根判别法实现任意方向太阳矢量解算,解决整星六面体布置方案存在的布局难及视场易被干扰和反照问题,简化安装约束,有利于卫星模块化设计与快速批产。 (3)基于无惯性测量信息姿控最小配置的高可靠纯磁控对日自旋稳定技术。针对小卫星大功率能源获取的迫切需求,提出仅利用太阳矢量和磁矢量的纯磁控对日自旋稳定方案,突破以往卫星采用惯性测量信息及复杂执行机构实现对日的传统方法,解决极简配置下磁测磁控对日的稳定性难题,实现小卫星大功率能源获取的高可靠性。 该项目技术成功应用在中科院自主研制的两颗宽幅高光谱微纳卫星,卫星于2016年12月在酒泉成功发射,经历一年半的严格考核,在轨数据表明:一、高精度的剩磁感磁解耦补偿技术,经历了高能粒子爆、磁爆的考核,磁测量精度达到100nT内;二、全天球太阳矢量无缝测量技术,在轨克服了太阳帆板反照、地球两极冰面强光反照的影响,没有出现太阳矢量定姿波动现象,太阳矢量确定精度小于0.2°;第三,纯磁控自旋稳定对日的大功率能源获取模式重复进入/退出验证,最长连续时间达3个月,卫星对日太阳角控制精度小于2°。 查新结论表明该技术创新新颖,处于同领域国际先进水平。项目成果思路新颖、性价比高、创新性强,已申请发明专利5项,在核心刊物发表论文3篇。 该项目技术通用性强,适用于大部分微小卫星,为卫星能源保障提供了一套高可靠、极简配置的对日姿控解决方案。该技术已推广应用在"导航通信一体化增强系统先导验证卫星"、"软件定义卫星"以及"大气反演探测实验卫星"等在研型号中。
[成果] 1800180624 上海
V474.261 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于航天器热控制技术领域。为确保新一代高轨定量遥感卫星实现高精度高稳定度全天时长寿命要求,热控制技术面临外热流复杂交变、午夜太阳照射入侵遥感相机、高精度温度精密控制等全新挑战,亟需发展复杂交变热环境下整星、遥感相机及关键部件精细化热控制技术。该项目解决了新一代高轨定量遥感卫星热控制难题,取得了多项成果,主要创新点如下: (1)针对高轨卫星午夜太阳入侵光学载荷的世界性难题,首次采用了区域精准热隔离、热量高效收集及排散、温度及温差动态一体化精密控制的热控技术;国内首次提出并实现大口径光学载荷太阳模拟器瞬态热试验,保证了辐射计在轨24小时连续稳定运行,为首颗试验星直接投入业务运行奠定了基础。 (2)针对新一代高轨定量遥感卫星高精度高稳定度指向要求,发明了一种星敏感器精密控温技术,国内首次实现了星敏感器安装面的控温精度优于±0.1℃、安装面温度稳定度优于±0.1℃/24h。为国内外星敏控温的最高水平。 (3)国内首次提出了基于热响应法的卫星推进剂剩余量测量方法,实现各个贮箱内推进剂剩余量的精确测量。将寿命末期的推进剂测量精度由7kg提高到优于3kg,有效延长卫星服役寿命1年以上。该技术填补了国内空白。 (4)首次提出了驱动机构一体化热设计、精准挡光技术,解决了单翼大热耗太阳帆板驱动机构绝缘安装状态下的散热难题,有效提高了驱动机构的可靠性。 该项目研究过程中,申请专利22项,其中发明专利20项;已授权专利13项,其中发明专利12项。发表论文19篇,其中多篇为邀请论文和会议优秀论文。项目成果水平处于国内领先,国际先进水平。 该项目成果已成功应用于风云四号卫星、通信技术试验卫星二号,解决了新一代高轨定量遥感卫星热控关键技术,取得了极大的经济效益和社会效益。中国气象局风云四号A星在轨测试总结评审会上,评审组一致认为攻克了复杂热环境控制等技术难题,有力保障了卫星在轨的稳定运行,受到用户一致好评。该项目可推广应用于后续的静止轨道微波探测卫星等多颗卫星,具有广泛的应用前景。
[成果] 1800130371 北京
V416.51 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:天宫一号空间实验室是中国首个长期在轨运行、航天员中短期驻留和实施组合体控制管理的载人航天飞行器,主要任务是作为交会对接目标,分别与神舟八号、神舟九号和神舟十号共3艘载人飞船进行交会对接并对形成的组合体进行控制,形成航天员在轨工作和生活、综合对地观测、空间科学实验、航天医学实验和空间站技术试验的平台,为中国建立长期载人空间站进行技术验证。首次开展的交会对接、航天员长期驻留环境控制、高压供电体制等设计内容,带来了风险识别和控制的难题。 该项目以提高载人航天器安全性、可靠性为目标,提出了以飞行事件为主轴,以静态功能、动态事件相结合的二维风险识别方法,全面识别了天宫一号的风险。并建立了以固有可靠性设计为基础、以过程控制为保障、以地面覆盖性试验为检测手段、以自主安全模式实现风险在轨阻断、以航天员安全撤离为底线的全过程、全系统、全要素、全寿命周期的风险管控体制,有效地阻断和降低了航天器的风险。所提出的方法保障了空间实验室任务的圆满成功,可靠度指标达0.8(置信度0.7)、安全性指标高于0.997、航天员出现危险的概率低于10-4,成功将天宫一号在轨寿命提高了2年5个月,提高率121%,达到国际领先水平。 该项目发明了低轨冷稠等离子体环境下的放电电流抑制方法,仅为国际空间站采取的主动电位控制系统重量的10%,同样解决了空间不等位带电飞行器安全对接难题,实现了交会对接任务可靠度达0.997;发明了真空密闭环境下的温湿度控制方法,实现了±1℃可调,优于国际空间站的±1.5℃;发明了噪声抑制和有害气体控制方法,稳态噪声小于57.6dB(A),优于国际空间站58~60dB(A)。系统解决了航天员驻留环境控制难题,实现了航天员中期驻留可靠度达0.972。以最小代价提高了系统固有可靠性,降低了系统风险。 该项目取得专利7项,形成技术标准13项,发表论文20篇,应用于载人航天领域,确保了天宫一号,天宫二号空间实验室任务的圆满完成,取得了研究成果。其中:航天器在轨延寿技术、动态飞行事件保证链的风险识别方法,已完成了在轨验证;面向在轨失重、航天器狭小环境、舱外环境、人服系统能力等约束提出的地面试验方法,在载人航天器中得到了广泛应用,并取得了巨大的经济效益。
[成果] 1800130043 北京
V244.1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:高超声速飞行器是国家面对复杂国际形势的重要制衡手段,热防护技术是其核心问题之一。热防护材料性能高温地面考核是研制高超声速飞行器热防护系统的关键基础。然而,地面考核环境伴随着高温、氧化、烧蚀、冲刷及化学反应等超常规的极端复杂条件,传统测试方法只能观测试验前后考核件形貌变化,得到考核后的烧蚀量等宏观信息,存在过程数据测试难和微观信息无法获取等世界性难题。热防护材料多尺度高温在线测试手段的缺失,导致对材料烧蚀过程、形貌演化、失效机理以及热防护外形边界层转捩缺少深入地认识与理解,国外对相关技术与装置严密封锁,严重制约了中国高超声速飞行器的发展。该项目在国家自然科学基金资助下,经过十年科技创新与探索,形成一套具有自主知识产权的热防护材料多尺度高温在线测试关键技术与装备,主要创新成果如下: 1、发明了热防护材料高温高速流场下氧化烧蚀在线测试技术与装置。建立了考虑高温气流-强光辐射双重干扰的高温成像模型,基于多序列自适应曝光原理发明了高温高速流场图像采集与合成技术,解决了大功率电弧风洞、高温燃气风洞及辐射加热等环境下热防护材料烧蚀形貌、烧蚀量和变形等关键信息的在线测量难题。 2、发明了热防护材料高温三维变形与温度全场同步测量技术与装置。提出了参数自修正的可见光比色法,协同设计温度与变形测试光路,发明了热防护材料三维变形与温度全场同步测量技术,解决了超燃冲压发动机燃烧室、飞行器前缘、鼻锥等关键部件热防护结构/材料温度与变形全场信息的同步在线获取难题。 3、发明了热防护材料微尺度高温力学化学耦合行为在线测试技术。提出了应力可控、标记易得及计算高效的材料高温氧化速率测试方法,实现了材料在不同应力状态下的高温氧化速率与形貌演化实时微观监测,氧化膜厚度测量精度可达纳米级。 4、发明了高温光栅制备方法与多点式光栅应变计测量系统。提出了操作简单、成功率高且无需精细抛光的高温光栅制作方法,发明了短标距、低成本可消除刚体位移影响的多点式光栅应变计测量系统,实现了1000℃下精度达8με的高温应变测量。 该项目授权发明专利20项,发表SCI论文20篇。研发的技术与装备在国内十余家航天单位得到广泛应用,直接经济效益达4800余万元,首次实现了30MW和50MW电弧风洞环境下考核件烧蚀形貌、烧蚀量、位移场、变形场及温度场等关键数据的实时测量,获得了多类关键热防护材料高品质过程数据,填补了多项国内空白,经济效益和社会效益显著。
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