200m自由飞弹道靶升级改造

200m自由飞弹道靶是国内唯一一座具备开展气动力、气动物理、材料抗粒子云侵蚀及超高速碰撞等地面试验研究的综合性弹道靶设备。为满足高超声速飞行器发展的进一步需求,2009年起气动中心对200m 自由飞弹道靶进行了升级改造,升级设备包括发射器系统、靶室/真空系统、测控系统、模型姿态测量系统等。改造后的发射器系统将新增203mm和120mm口径二级轻气炮,具备0．5～30kg模型发射速度0．3～5km/s 的发射能力;靶室由原来的Ф1．5m洞体升级至Ф3m洞体,同时配备新的真空设备,实现0～80km高度模拟;测控系统将扩大测试视场以满足大模型测控需要;模型姿态测量系统除阴/纹影照相系统外,还将新增双目前光成像定位系统、脉冲X射线成像测量系统等测试设备。改造后的200m自由飞弹道靶将成为大中小口径发射器配套齐全,兼具气动力特性、材料抗粒子云侵蚀、高速/超高速碰撞等试验能力的综合性弹道靶设备。     

肋网式可展开抛物面天线的网面整体成形方法

为使天线反射网面安装操作步骤更加简洁高效,研究一种适用于中小口径肋网式可展开抛物面天线的反射网面整体成形方法。通过强制拉伸实现对柔性网面的张力赋予,以直观的位移量替代张力值。平面裁剪得到一片平面网面,将整片网面张拉至天线支承肋,并与肋缝制连接,实现反射面成形;根据设计抛物面天线的口径和焦径比,分为平面和圆台面网面进行张拉成形;对采用平面整体成形的0.5 m口径天线和采用圆台面整体成形的3 m口径天线进行成形过程的有限元仿真,其反射面型面误差RMS≤1.0 mm;研制了一台口径为3 m、焦径比为0.56、具有36根碳纤维复合材料豆荚形截面肋的可展开缠绕肋天线样机,测量型面误差RMS≈0.8 mm。结果证实,所研究的网面整体成形方法高效可行。     

轻量化大面积嵌套聚焦型X射线望远镜

嵌套聚焦型X射线望远镜在脉冲星自主导航、X射线天文学等领域有广泛的应用需求。论文开展了紧凑型、大面积、嵌套聚焦型X射线望远镜的光学优化设计，成功探索出基于轻质平面玻璃的X射线掠入射反射镜热成型、镜面精密切割、嵌套同轴共焦装配等工艺流程，研制了一款轻量化、大面积、嵌套聚焦型X射线望远镜(NFXT)。NFXT镜面轴向长度300 mm，厚度0.3 mm，镜面溅射Ir金属膜，膜层厚度300 nm，镜面粗糙度优于0.3 nm(rms)。NFXT共计11层嵌套，每层圆周向等分3个扇区，内8层镜面为近似抛物面的锥形镜，外3层为抛物面镜，11层镜面同轴共焦装配。NFXT净几何面积175 cm²，有效探测面积130 cm²@1.5 keV，轴上视场聚焦光斑半径0.85 mm(EoE=50%)，包络尺寸(直径×高度)为200 mm×326 mm，能谱响应范围0.2～12 keV，后工作距1300 mm，重量4.25 kg。NFXT技术突破，为国内开展脉冲星导航试验验证，以及研制先进的X射线天文卫星提供关键技术支撑。     

复合材料粘接结构超声声谐振检测技术

分析了超声声谐振检测技术原理,采用该技术对编织石英/酚醛树脂复合材料粘接结构进行了检测技术研究.结果表明:采用所建立的超声声谐振检测装置,对于厚度为7和9 mm编织石英/酚醛树脂复合材料粘接结构可分别实现Ф10和Ф15 mm以上的脱粘缺陷检测.     

钼-铌合金原料品质对单晶制备的影响

主要讨论了钼-铌合金原料品质,包括烧结条的制备、原料的化学成分、原料棒的尺寸规格等对单晶制备的影响。结果表明:高温真空烧结钼-铌合金烧结条由于C、O等杂质含量过高,在20 kW电子束悬浮区域熔炼炉上区域熔炼时未能直接生长制备出单晶,但其经过两次电子束熔炼获得的Ф(12~17)mm原料棒C元素质量分数降为6.3×10-3%、O元素质量分数降低了近2个数量级,仅为1.4×10-3%,能稳定地生长制备出Ф31 mm×735 mm的大尺寸钼-铌合金单晶,而直径超过Ф18 mm或小于Ф11 mm原料棒在区域熔炼时未能获得钼-铌合金单晶。     

固体火箭发动机燃速相关性研究

本文通过Ф118mm标准试验发动机与某型号固体发动机燃速相关性的试验研究结果证明:推进剂药条燃速与Ф118mm标准试验发动机或与型号固体发动机的燃速在其各公差范围内,不存在相关性;只有Ф118mm标准试验发动机与型号固体发动机燃速间具有强相关性.本文通过回归分析给出了燃速的回归方程数学表达式.本文在国内战术型号固体发动机批生产中是首次提出并得到实际应用.     

用于流场显示的激光双镜干涉仪

研制的激光双镜干涉仪比马赫-陈得尔干涉仪除具有较高的干涉光束强度、更大的视场口径、更好的抗振性、结构更简单及成本很低等优点外,还具有与马赫干涉仪完全相同的干涉信息处理方法,并且灵敏度还高一倍。干涉条纹的方向与宽度可任意调节。不需苛刻的实验环境和复杂的调节过程,适于大多数流场干涉显示的定量研究。 文中将讨论仪器的原理及特点,并给出部份实际应用中的结果。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料研制

钛基复合材料由于在中高温环境下具有很高的比强度、比模量以及良好的抗疲劳和抗蠕变特性,受到研究者的广泛关注。回顾了国内外该材料的发展历程,详细介绍了连续SiC纤维增强钛基复合材料的研制过程,包括SiC纤维制备、涂层制备、复合材料成型及构件制备等工艺过程。概述了研究团队近年来在连续SiC纤维增强钛基复合材料研究领域开展的工作及取得的进展,包括成功研制了高性能连续SiC纤维并实现小批量试制,设计了适用于不同增强基体合金的界面涂层,研究表明研制的C涂层可使复合材料经1100℃处理后界面涂层保存较好;实现了20~50μm性能优异的钛合金、铝合金、高温镍合金先驱丝的沉积;完成了Ф600mm×160mm尺寸的复合材料环形件及Ф50mm×300mm转动轴部件的试制。最后对该材料未来的发展趋势进行了展望。     

非接触式超精密研磨技术

名古屋工业技术研究所SP46型非接触式研磨机,研磨盘与工作轴以20～200r/min的转速作同向、高精度旋转,工作悬浮在研磨盘上,在研磨液的化学作用及微细粉末粒子的撞击下产生研磨作用。轴系皆采用液体动静压轴承,可加工Φ170mm的工件。该机可加工出表面粗糙度为2nm的硅片,加工Φ100mm、厚度为30mm的BK7光学玻璃,平面度为0031μm,表面粗糙度(均方根偏差)可达0.0038μm。特别适合微电子功能材料及光学平面的超精密加工,具有广阔的应用前景。     

多层喷射沉积制备大尺寸耐热铝合金管坯的研究

采用多层喷射沉积工艺制备出了尺寸为Ф630 mm×250 mm×800 mm且质量较好的FVS0812耐热铝合金管坯,通过挤压获得了性能优良的大直径管材,并对管坯和挤压后管材的力学性能和微观结构进行了检测和分析.分析结果表明,多层喷射沉积制坯过程中,熔滴在沉积面的冷却速度约3.2×104 K@s-1～106K@s-1,熔滴凝固后在沉积坯中形成微细晶粒结构(200 nm～500 nm)和弥散分布的纳米析出相Al12(Fe,V)3Si(20nm～60 nm),使得沉积坯挤压致密后具有优异的性能.     

接触式干涉仪技术改造

介绍了一种接触式干涉仪数字化改造的方法。改造后的接触式干涉仪采用高精度电感式位移传感器采集数据，由计算机直接输出测量报告；减少了人为的读数误差和对线误差，具有测量精度高、测量速度快、操作简单易掌握等优点。     

基于法布里-珀罗干涉仪的微位移测量方法研究

介绍了一种基于法布里-珀罗干涉仪的微位移测量方法,通过将位移测量转化为频率变化量的测量,实现了亚纳米级测量分辨力。建立了基于法布里-珀罗干涉仪的微位移测量实验装置,完成了320 nm范围内的位移测量,并将测量结果与精密电容传感器的测量结果进行了比较。     

高陡度内表面精密车削的刀具稳定性研究

通过分析高陡度内表面精密车削刀杆振颤的原因、动态特性及其对加工表面质量的影响，建立动力学模型，分析稳定性条件；通过优化设计，将刀杆刚度提高2.52倍；在此基础上，以口径为124mm、长径比为1.16的典型MgF₂高陡度头罩为对象开展精密车削实验，测试结果表明加工表面粗糙度稳定达到R_a3.1nm，满足红外光学头罩的使用要求，验证了理论分析的正确性。     

沉积参数对磁控溅射镀金膜膜层残余应力与微观形貌的影响

残余应力直接影响镀膜膜层的稳定性与可靠性。为减小薄膜的残余应力,提高镀膜膜层的可靠性,在不同溅射气压、不同镀膜温度条件下,在熔融石英基底上进行了直流磁控溅射镀金膜试验。通过基片曲率法得到薄膜的残余应力,采用激光平面干涉仪对基片的形变进行测试,对不同工艺参数下膜层的残余应力进行分析,并采用扫描电镜对膜层的表面形貌进行测试。通过试验可知,磁控溅射镀膜膜层的残余应力随镀膜温度的升高而升高,在一定工作气压范围内（0.2Pa~0.6Pa)随溅射气压的增加而降低。电镜测试结果表明,常温镀膜晶粒的尺寸约为30nm,180℃镀膜晶粒的尺寸增长至近100nm。镀膜温度越高,薄膜的微观结构越致密。     

激光干涉法近场扫描架平面度高精度测量及误差分析

根据近场扫描架的结构和运动特点,运用非封闭网格法布线,通过双频激光干涉仪及其直线度附件来采集各条线在Z向的直线度,用最小二乘法求出扫描架X轴和Y轴所走轨迹扫描而成平面的平面度,并分析了影响直线度测量的误差因素。     

超大型工具显微镜

日本旭通商公司研制成功了一种型号为“AMM-600”的工具显微镜,是一种超大型的精密测试机,可测范围:左右为600mm,前后为300mm高为300mm,所测加工件重达300公斤.     

压电智能反射面静态形状控制与作动器位置优化

为了提高反射面的精度,建立了压电智能反射面的形状控制模型,对该结构的力学建模方法、形状控制方法和作动器优化配置算法进行了研究。首先,将蜂窝夹层结构的压电智能反射面等效为多层复合板,根据虚功原理推导了结构的有限元方程。然后,根据建立的有限元方程,推导了反射面变形的均方根误差与作动器控制电压的关系式,以均方根误差最小为优化目标,建立了形状控制优化模型,将作动器控制电压的优化转化为约束优化问题的求解。最后,采用模拟退火算法对压电作动器进行了优化配置。为了验证形状控制的可行性及优化算法的有效性,以300mm口径的平面压电智能反射面为例进行仿真,分析结果表明,通过压电作动器的控制,可以使反射面的重力变形误差减小97%以上,对于给定数目的作动器,通过模拟退火算法优化,可使其布置在最佳的位置。     

基于LODTM的大口径太赫兹波束控元件确定性超精密加工

为解决大口径太赫兹波探测系统束控元件加工精度差、效率低的难题,本文提出了一种利用LODTM数控光学加工机床进行SPDT(单点金刚石车削)制备太赫兹波束控元件的方法。该方法属于确定性加工范畴,通过使用单晶金刚石刀具进行超精密切削加工,可直接得到适用于太赫兹波段的高面形精度的反射及透射类元件。针对铝基金属材料进行了加工工艺实验,得到了口径Φ300mm的太赫兹雷达主反射镜;并利用精密坐标测量技术对主反射镜的面形精度进行检测,其检测结果优于设计指标。实验表明,基于LODTM确定性超精密加工得到的太赫兹波束控元件具有面形精度高、表面光洁度好等优点,可实现太赫兹波探测系统的高精度和低成本目标。     

均速管流量计流量系数数值校验方法研究

针对较大口径均速管流量计的流量系数获取、校验十分困难的问题,采用仿真和实验结合的方式对有效长度为300mm的均速管流量计的测量特性进行对比研究。利用标准k-ε双方程湍流模型,在直管段充分发展流下,计算该流量计端面是否粗糙处理情况下的输出差压及流量系数等测量特性,结果显示端面粗糙处理对流量计测量特性影响很小。采用数值仿真的方法对均速管流量计的流量系数进行了计算,并在实验室标准装置中对其特性进行实验验证。仿真和实验测得的流量计输出特性相似性较好,相对偏差可在±0.3%以内。该结果显示,对流量系数的数值仿真可为较大口径均速管流量计的校验提供新的思路和途径。     

蒸汽引射稠油输送新技术

管线输送是稠油输运的一种主要手段。由于我国一些油田原油粘度高，常温下流动性差，管输需采用特殊工艺。根据粘度随温度沿指数下降的规律，与其它工艺比较，加热输送工艺有更大的潜力。该文提出了一种蒸汽引射直接加热稠油输送的新技术。为研究其有效性，进行了性能分析，并在辽河油田Ф80mm，300m输油管线上进行了现场实验，测量了三种工况下该方法对稠油的温度、压降和含水率的影响。实验结果表明该文提出的方法是可行的。