小天体风化层侵入阻力的颗粒介质地面动力学模型研究

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作者 李奕轩 黄意新 赵阳 《宇航学报》 北大核心 2025年第10期2044-2053,共10页

风化层是小天体表面典型地貌,低速撞击颗粒介质时的侵入阻力会影响探测器着陆与表面运动规律。针对微重力环境下颗粒介质侵入阻力的高效计算问题,提出了一种改进的颗粒介质地面动力学模型。采用离散元方法,分析了重力大小对侵入阻力影... 风化层是小天体表面典型地貌,低速撞击颗粒介质时的侵入阻力会影响探测器着陆与表面运动规律。针对微重力环境下颗粒介质侵入阻力的高效计算问题,提出了一种改进的颗粒介质地面动力学模型。采用离散元方法,分析了重力大小对侵入阻力影响规律,验证了颗粒介质地面动力学模型在微重力环境下的适用性;引入重力系数改进了侵入阻力计算公式,扩展了颗粒介质地面动力学理论的适应范围。利用该方法,给出了千分之一地球重力场环境、3~5 mm颗粒粒径、侵入角度75°~90°范围工况下侵入阻力快速计算模型,与离散元方法对比,二者结果相对误差在±8%以内。该方法提供了一种对颗粒参数不敏感且兼顾计算精度的侵入阻力高效工程计算模型,可以加速微重力环境下小天体探测器着陆与表面运动大规模仿真分析。 展开更多

关键词 微重力 颗粒介质 地面动力学 离散元方法 侵入阻力

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一种单电子追踪微放电蒙特卡洛模拟计算

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作者 杨兆伦 张雨婷 +1 位作者 万雪曼 崔万照 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期133-139,共7页

对于新型卫星通信系统,更多用户、更多通道、更高比特率是未来的必然发展趋势,而微放电是限制大功率空间微波部件向更高功率容量发展的重要技术瓶颈。数值电磁计算可以较为准确的追踪电子运动轨迹和内部场的交互作用,并通过次级电子数... 对于新型卫星通信系统,更多用户、更多通道、更高比特率是未来的必然发展趋势,而微放电是限制大功率空间微波部件向更高功率容量发展的重要技术瓶颈。数值电磁计算可以较为准确的追踪电子运动轨迹和内部场的交互作用,并通过次级电子数目随时间的变化情况作为微放电阈值判据。以此提供了一种较为简化的二维计算模型,结合二次电子发射模型,可用于微波部件薄弱环节的快速计算。以窄间隙的平行平板结构为例计算说明,考虑了低能状态下的电子发射情况,并对一些计算细节进行了说明,将其预测阈值与其他模拟方法进行比较,误差在2 dB以内,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 微放电 二次电子 数值计算 单电子追踪 蒙特卡洛模拟

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星载大功率复杂微波部件微放电效应数值模拟 被引量：13

3

作者 李韵 崔万照 +4 位作者 张洪太 殷新社 王洪广 张剑锋 贺永宁 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期73-80,共8页

随着航天器有效载荷技术向高功率、小型化持续发展,复杂结构微波部件微放电数值模拟与阈值分析成为影响微放电分析的基础瓶颈问题。基于电磁时域有限差分计算方法与粒子模拟技术,结合二次电子发射模拟,提出了微放电电磁粒子联合仿真方法... 随着航天器有效载荷技术向高功率、小型化持续发展,复杂结构微波部件微放电数值模拟与阈值分析成为影响微放电分析的基础瓶颈问题。基于电磁时域有限差分计算方法与粒子模拟技术,结合二次电子发射模拟,提出了微放电电磁粒子联合仿真方法,数值模型中考虑了真实电子间的库仑力以及电子运动产生的电荷和电流变化对电磁场的影响,解决了复杂结构微波部件微放电三维数值模拟技术难题。实现了在统一的三维空间网格与时间步进行电磁场值演变计算、电子运动状态变化推进计算与二次电子产额与能量分布计算,基于得到的二次电子数目随时间变化趋势实现了微放电阈值预判,通过微放电电子随时间演化获得了微放电过程具体物理图像及放电位置,并与实际器件微放电实验进行了对比验证。结果表明,所提出的三维电磁粒子数值模拟方法可对大功率微波部件微放电效应的物理过程与具体放电位置进行三维描述,预测的阈值与微放电实验测量值吻合良好,误差小于1.2dB,验证了该方法的有效性与准确性,对于深入研究微放电效应微观物理机制、提高大功率微波部件微放电设计与分析水平具有重要意义。 展开更多

关键词 空间 大功率 微放电 数值模拟 无源器件

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微波电离型原子氧源的降能和中性化系统 被引量：11

4

作者 孙刚 童靖宇 李金洪 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期53-57,共5页

在把微波电子回旋共振（ＥＣＲ） 技术应用到离子源中， 获得了１０１５个原子／ （ｃｍ ３·ｓ） 束流的基础上， 采用了结构新颖的降能和中性化系统， 把高能氧离子转变为低能氧原子； 成功地研制出了一种新颖的原子氧环境效应地... 在把微波电子回旋共振（ＥＣＲ） 技术应用到离子源中， 获得了１０１５个原子／ （ｃｍ ３·ｓ） 束流的基础上， 采用了结构新颖的降能和中性化系统， 把高能氧离子转变为低能氧原子； 成功地研制出了一种新颖的原子氧环境效应地面模拟试验装置。由该装置获得的粒子在能量和类型方面均与低地球轨道环境相一致， 从而实现了对低地球轨道环境的真实模拟。 展开更多

关键词 原子氧 空间环境 模拟 微波电离 降能 中性化

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在轨空间目标光学特性宏观表征模型的反演重构 被引量：8

5

作者 侯晴宇 巩晋南 +1 位作者 樊志鹏 王一惠 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期112-121,共10页

为了在天基远距离条件下反演三轴稳定空间目标表面的光学特性参数,提出了基于可见光时序光度信号分析的光学特性宏观表征模型的反演重构方法.首先,综合考虑空间目标的结构特性、表面材料特性、帆板的对日指向运动特性、光照观测几何以... 为了在天基远距离条件下反演三轴稳定空间目标表面的光学特性参数,提出了基于可见光时序光度信号分析的光学特性宏观表征模型的反演重构方法.首先,综合考虑空间目标的结构特性、表面材料特性、帆板的对日指向运动特性、光照观测几何以及光学系统特性,完善了面向在轨观测的空间目标可见光时序光度建模方法;其次,将光度模型等效为双面模型,并利用双向反射分布函数(BRDF)的多级融合模型表征复杂材料表面的光学反射特性,将BRDF对应的面积反射率乘积作为待反演参数;最后,以时序光度信号的测量值与模型值之间的差异最小为优化目标,建立线性优化方法,实现模型参数的反演.仿真实验表明,提出的模型在轨重构方法对于近轨观测条件下的本体、帆板信号的重构精度达到97%以上,验证了方法的正确性. 展开更多

关键词 空间目标 光度信号 双向反射分布函数 参数反演

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三维规则形貌影响下的二次电子发射特性研究 被引量：4

6

作者 张娜 崔万照 +2 位作者 曹猛 王瑞 胡天存 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期1-7,共7页

通过人工加工出特定的表面形貌来调控材料的二次电子发射特性已在诸多领域得到应用。规则表面形貌易于揭示抑制规律和影响机制对二次电子发射特性的影响,同时采用光刻、等离子刻蚀等工艺可以较好地实现特定设计的规则形貌,因此,在抑制... 通过人工加工出特定的表面形貌来调控材料的二次电子发射特性已在诸多领域得到应用。规则表面形貌易于揭示抑制规律和影响机制对二次电子发射特性的影响,同时采用光刻、等离子刻蚀等工艺可以较好地实现特定设计的规则形貌,因此,在抑制微放电的研究初期或原理性试验验证过程中多采用定制的规则表面形貌。基于提出的电子与表面形貌相互作用的多代模型,以三维圆柱孔为例,采用蒙特卡罗方法系统研究了三维规则表面形貌的深宽比、占空比等参量影响二次电子产额、二次电子能谱以及出射角分布的规律。研究发现:规则形貌的深宽比越大,能谱展宽越强烈,形貌对出射角的选择性越强,二次电子产额的抑制效果越好,但该抑制效果存在饱和效应。在形貌不发生交叠时,增加占空比,可有效降低二次电子产额,由于圆柱孔出射电子占比较少,二次电子能谱与出射角分布接近于平面。所获得的三维规则表面形貌的二次电子发射特性对于全面评估其对微放电效应的影响提供了参考。 展开更多

关键词 二次电子发射 规则形貌 二次电子产额 二次电子能谱 出射角分布

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关于星座设计中碰撞检测问题的探讨 被引量：8

7

作者 闫野 任萱 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期13-19,共7页

对于卫星数量较多的星座， 在星座设计过程中就应当考虑避免星座运行过程中卫星之间的碰撞现象。文章首先针对发生在赤道上空的严格碰撞现象进行了研究， 提出了避免赤道碰撞的星座参数配置方法； 进一步从广义碰撞检测要求出发， 对星... 对于卫星数量较多的星座， 在星座设计过程中就应当考虑避免星座运行过程中卫星之间的碰撞现象。文章首先针对发生在赤道上空的严格碰撞现象进行了研究， 提出了避免赤道碰撞的星座参数配置方法； 进一步从广义碰撞检测要求出发， 对星座中卫星间的相对距离变化规律进行了研究， 并给出了设计阶段解决碰撞问题的方案。文中的内容对星座设计工作有一定的帮助。 展开更多

关键词 星座 设计 碰撞 赤道轨道 检测

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单站观测卫星初轨计算中的初值方法 被引量：7

8

作者 刘艳芳 洪炳熔 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期58-65,共8页

研究了用单个观测站粗略确定低轨卫星轨道的问题， 建立了在时间轴上拓展的测量方程组， 并着重讨论了其中的初值问题； 给出了两种基于线性变换的初值方法， 并对其性能做了比较。实验结果证明： 这些方法能给出一个确定的、实用的初值... 研究了用单个观测站粗略确定低轨卫星轨道的问题， 建立了在时间轴上拓展的测量方程组， 并着重讨论了其中的初值问题； 给出了两种基于线性变换的初值方法， 并对其性能做了比较。实验结果证明： 这些方法能给出一个确定的、实用的初值， 大大减少了初轨计算的计算量， 并使得算法收敛更加有保障， 在工程实用方面比传统的猜测方法具有较大优势。 展开更多

关键词 初始轨道 边值问题 卫星 观测站 轨道计算

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重力条件对喷雾冷却换热特性影响的研究 被引量：1

9

作者 程文龙 韩丰云 +2 位作者 赵锐 马然 范含林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2294-2299,共6页

喷雾冷却是一种高效的高热流密度散热方式,在空间热控领域具有重要的应用前景。本文基于液膜动力学、气泡动力学和传热学的基本原理,建立了描述微重力条件下喷雾冷却传热特性的理论模型。利用模型模拟的方法,对以水作为工质的微重力条... 喷雾冷却是一种高效的高热流密度散热方式,在空间热控领域具有重要的应用前景。本文基于液膜动力学、气泡动力学和传热学的基本原理,建立了描述微重力条件下喷雾冷却传热特性的理论模型。利用模型模拟的方法,对以水作为工质的微重力条件下喷雾冷却系统的被冷却表面温度分布、冷却曲线等因素进行了分析,分析结果显示:在单相区,重力条件对喷雾冷却的换热特性和表面温度分布不均匀性的影响较小;在两相区,由于微重力条件下气泡难以脱离等因素的影响,使得喷雾冷却的换热能力明显弱于常重力条件下的换热能力,并且被冷却表面的温度不均匀性增大。 展开更多

关键词 喷雾冷却 热控 传热 气泡动力学

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空间等离子体环境中的高能带电粒子加速机制 被引量：4

10

作者 陆全明 黄灿 杨忠炜 《航天器环境工程》 2014年第6期571-576,共6页

空间环境中充满能量从几十ke V到几Me V的高能带电粒子,这些粒子可导致在轨航天器表面和内部带电甚至单粒子效应,从而引发航天器故障。高能粒子的产生和日地空间环境中的爆发现象如耀斑、磁层亚暴等密切相关。文章综述了与这些爆发现象... 空间环境中充满能量从几十ke V到几Me V的高能带电粒子,这些粒子可导致在轨航天器表面和内部带电甚至单粒子效应,从而引发航天器故障。高能粒子的产生和日地空间环境中的爆发现象如耀斑、磁层亚暴等密切相关。文章综述了与这些爆发现象相关的磁重联、激波和等离子体波动等加速带电粒子的物理过程。 展开更多

关键词 空间等离子体 高能带电粒子 磁重联 激波 波和粒子相互作用

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小行星星壤低速侵入过程力学响应的实验研究 被引量：2

11

作者 张熇 郭璠 +4 位作者 于洋 孙启臣 赵曾 金敬福 吕雷 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1575-1586,共12页

为研究小行星星壤在低速侵入过程中的力学响应,利用落塔实验舱构建微重力环境,制备典型的无黏性星壤模拟物,利用恒速加载方式模拟采样器等装置侵入星壤的过程,测量了模拟物的承载强度和边界应力随沉降深度的变化,并记录了模拟物表面形... 为研究小行星星壤在低速侵入过程中的力学响应,利用落塔实验舱构建微重力环境,制备典型的无黏性星壤模拟物,利用恒速加载方式模拟采样器等装置侵入星壤的过程,测量了模拟物的承载强度和边界应力随沉降深度的变化,并记录了模拟物表面形貌的变化过程。实验结果表明,微重力下星壤的承载能力较地球重力环境下大大降低,其响应特性更接近于流体,且与侵入速度、星壤孔隙率、颗粒粒径级配、侵入体尺寸等因素相关联。实验结果可为小行星表面着陆和采样装置的设计与验证提供重要数据支撑。 展开更多

关键词 小行星 微重力实验 星壤 承载强度

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卫星相对运动的新解法 被引量：10

12

作者 杨维廉 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期20-26,共7页

卫星相对运动的研究在航天飞行中有着较为广泛的应用价值。Ｃ－ Ｗ的解对于计算两星近距离的相对运动是很有效的， 但是， 当两星距离变大时其误差就不断地放大。文章采用一种新解法： 首先建立相对运动的解析关系； 然后利用椭圆运动... 卫星相对运动的研究在航天飞行中有着较为广泛的应用价值。Ｃ－ Ｗ的解对于计算两星近距离的相对运动是很有效的， 但是， 当两星距离变大时其误差就不断地放大。文章采用一种新解法： 首先建立相对运动的解析关系； 然后利用椭圆运动的结果导出三维的近似分析解。它可以精确到偏心率和倾角差的一阶项， 而且不再包括长期误差。理论分析和数值检验的结果表明， 整个新的解的精度大大高于Ｃ－ Ｗ 解的精度。 展开更多

关键词 相对运动 数学模型 误差分析 卫星

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不同入射角度下等离子鞘套中C波段电磁波传输特性 被引量：1

13

作者 凌云飞 陈长兴 蒋金 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期904-908,共5页

为解决临近空间通信黑障问题,研究了不同入射角对等离子体鞘套中C波段（4~8 GHz）电磁波传输特性的影响,分别采用均匀等离子体模型与高斯分布非均匀等离子体模型,根据电磁波在分层介质面的反射和透射传播原理,对不同角度下C波段通信电... 为解决临近空间通信黑障问题,研究了不同入射角对等离子体鞘套中C波段（4~8 GHz）电磁波传输特性的影响,分别采用均匀等离子体模型与高斯分布非均匀等离子体模型,根据电磁波在分层介质面的反射和透射传播原理,对不同角度下C波段通信电磁波的传输性能进行计算和对比分析.结果表明,入射波频率的增加以及入射角的减小有利于降低C波段的衰减值,提高透射率,使通信电磁波更有效地穿透等离子体鞘套,为解决临近空间通信黑障问题提供了理论依据. 展开更多

关键词 C波段 入射角度 等离子体鞘套 衰减

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空间冷原子物理及应用探索 被引量：1

14

作者 吕宝龙 刘亮 +1 位作者 刘伍明 陈徐宗 《载人航天》 CSCD 2011年第5期33-38,共6页

介绍空间冷原子物理领域现状,论述微重力环境下冷原子物理特色与优势的基础上,指出空间冷原子体系为原子分子物理的前沿领域,为精密物理测量提供了不可取代的强大工具,讨论了空间冷原子物理在量子仿真、新物态、基本物理规律的验证以及... 介绍空间冷原子物理领域现状,论述微重力环境下冷原子物理特色与优势的基础上,指出空间冷原子体系为原子分子物理的前沿领域,为精密物理测量提供了不可取代的强大工具,讨论了空间冷原子物理在量子仿真、新物态、基本物理规律的验证以及高技术开发等方面的应用。 展开更多

关键词 微重力 冷原子 空间站

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测量空间液体量的原理、方法和技术(一) 被引量：5

15

作者 达道安 张天平 《真空与低温》 1997年第4期220-227,共8页

以应用于空间液体量测量为目的，详细研究了液体测量的一般性原理和方法原理，讨论了各测量原理在空间应用的可行性和可能性问题。对空间应用液体系统进行了模型分类，分析评述了先进空间液体量测量技术与系统模型的适用性。

关键词 液体量测量 空间 航天器 测量

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测量空间液体量的原理、方法和技术(二) 被引量：3

16

作者 达道安 张天平 《真空与低温》 1998年第1期41-51,共11页

以应用于空间液体量测量为目的，详细研究了液体测量的一般性原理和方法性原理。讨论了各测量原理在空间应用的可行性和可能性问题。对空间应用液体系统进行了模型分类，分析评述了先进空间液体量测量技术与系统模型的适用性。

关键词 液体量测量 空间 原理 方法 体积测量

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日地空间探索之旅——空间物理探测最新进展与展望(上) 被引量：2

17

作者 王赤 任丽文 《国际太空》 2015年第1期22-27,共6页

空间物理研究开始于地基监测，人类很早从极光、气晖、天电、潮汐等现象开始了地面的观测研究，随后利用气球、火箭进行了临近空间的探测。空间物理学的发展随着航天技术和空间探测技术的发展而迅速发展起来了。自20世纪中期的半个世纪... 空间物理研究开始于地基监测，人类很早从极光、气晖、天电、潮汐等现象开始了地面的观测研究，随后利用气球、火箭进行了临近空间的探测。空间物理学的发展随着航天技术和空间探测技术的发展而迅速发展起来了。自20世纪中期的半个世纪以来，人类发射了数百个航天器用于空间物理探测。 展开更多

关键词 空间物理探测 空间探索 展望 航天技术 空间物理学 地基监测 临近空间 空间探测

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空间微波部件内二次电子累积及其与传输特性的关系

18

作者 张恒 崔万照 +2 位作者 李韵 王新波 杨晶 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期81-88,共8页

针对微放电过程中的电子累积效应,探索二次电子累积对微波部件传输特性的影响,提出二次电子累积"等效介质"的理论模型,通过将电子累积等效为"特殊介质",从介质的角度探索电子累积对传输特性的影响,推导得到不同电... 针对微放电过程中的电子累积效应,探索二次电子累积对微波部件传输特性的影响,提出二次电子累积"等效介质"的理论模型,通过将电子累积等效为"特殊介质",从介质的角度探索电子累积对传输特性的影响,推导得到不同电子累积密度所形成不同"等效介质"的相对介电常数。仿真和计算结果表明,微放电过程中,电子累积密度从0增长至10^(16)/m^3数量级时,传输特性基本不发生变化;但是当电子累积密度达到10^(17)/m^3数量级时,阻抗变换器的通带内回波损耗恶化了15dB;随着电子累积密度继续增大,"等效介质"对电磁波的反射迅速增强,微波部件的传输特性急剧恶化;在电子累积密度达到4×10^(17)/m^3时,电磁波在阻抗变换器中的传输处于完全截止状态。为了进一步探讨导致传输特性恶化的深层原因,发现在电子累积密度达到4×10^(17)/m^3时,在2.5~5GHz的频率范围内,电子累积形成"等效介质"的相对介电常数呈现为负值,电磁波传输截止,"等效介质"表现出单负介电常数超材料的特性,即导致阻抗变换器传输特性恶化的原因是单负介质材料的形成。研究有益于更深入地认识微放电形成过程中的深层物理机理及其对宏观电性能的影响,为寻求更加有效的抑制方法提供理论依据。 展开更多

关键词 微放电 电子累积 等效介质 传输特性 微波部件

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微重力下高热流时池内双组分核态沸腾

19

作者 柴立和 彭晓峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期263-266,共4页

本文基于Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ不稳定性原理建立了微重力下双组分高热流时核态沸腾的双层汽泡结构模型。由于浮力很小，这种结构能维持到ＣＨＦ状态。通过对该结构的深入分析，导得了汽柱面积占总面积的百分比及液体层初始厚度的表达式，... 本文基于Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ不稳定性原理建立了微重力下双组分高热流时核态沸腾的双层汽泡结构模型。由于浮力很小，这种结构能维持到ＣＨＦ状态。通过对该结构的深入分析，导得了汽柱面积占总面积的百分比及液体层初始厚度的表达式，在此基础上发展了ＣＨＦ模型。分析结果同实验结果及地面条件下的结果作了比较，对异同之处作出了合理的解释。 展开更多

关键词 传热 沸腾 汽泡动力学 航天器 换热设备 微重力

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外层空间无动力飞行器变质心控制模式分析 被引量：1

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作者 何矞 《南昌航空工业学院学报》 CAS 2006年第4期17-21,共5页

大气层内空气动力结合飞行器内部质量块移动实现变质心控制的应用研究在各所航空航天院校正进行得如火如荼,这与其固有的优势有着密切的关系;然而,这些研究大部分情况均忽略了质量块的运动带给飞行器运动特性的影响,实际上,为了从理论... 大气层内空气动力结合飞行器内部质量块移动实现变质心控制的应用研究在各所航空航天院校正进行得如火如荼,这与其固有的优势有着密切的关系;然而,这些研究大部分情况均忽略了质量块的运动带给飞行器运动特性的影响,实际上,为了从理论上比较完善地考察变质心控制,有必要将内部质量块控制模式带给飞行器的运动特性的影响进行独立的研究,而外层空间无动力情况正好隔离了其它因素的影响;同时,随着登月计划的实施,外层空间的探索、各种外层空间飞行器的研究,变质心控制在外层空间结合其它的控制方式也存在着强大的生命力,可见进行外层空间无动力飞行器的变质心控制模式研究具有重要意义。 展开更多

关键词 变质心控制 控制模式 飞行器

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