狭义相对论在变速运动的推广及其运动学效应

根据爱因斯坦的光速不变与相对性原理,特建立在匀速运动的狭义相对论推广到变速运动情况。详细推导了变速运动的洛伦兹变换和速度相加定理;证明光速与变速运动的方向若不相同或相反,则爱因斯坦的光速不变原理将不再成立;还证明变速运动时(匀加速情况),物体的相对速度在理论上可以超过光速,具体给出了此时所需的加速度值与最低持续时间的对应关系;系统研究了变速运动的相对论运动学效应(如:距离间距、时间间距、同时性、多卜勒效应等)。利用变速运动新的多卜勒效应关系,可精化现行雷达测速原理;最后给出例示,以证明此文作用。 此文的原理推广,能方便退化出现行狭义相对论有关全部结果。对从全过程(初始加速、匀速、最后减速)考察目标飞行、粒子试验等,具有良好适应及准确性,因而,在理论及应用上具有重要意义,某些异常结论,会引起学术界的兴趣。     

变速运动的罗伦兹变换

作为文[5]的继续,再次推导了变速运动情况的罗伦兹变换。进一步证明了不需假设一切方向的光速在相对静止与运动坐标系中保持不变(称爱因斯坦假设),只要在运动或其反方向的光速保持不变,变换公式就成立。还深入研究了此变换的性质。本文能使现行狭义相对论的爱因斯坦假设大大弱化,并解决了研究变速运动时文[5]揭示的爱因斯坦假设与结论(非运动方向光速将改变)间的不相容矛盾。     

关于《狭义相对论》的讨论

本文讨论了在工科院校普通物理教学中讲授狭义相对论的一些问题。着重说明: (1)教科书中常用迈克尔逊-莫雷实验作为狭义相对论的实验基础是不妥当的。 (2)狭义相对论的基本假设可归结为两条:(a)空间和时间是均匀的,由此导致动量守恒与能量守恒;(b)物理定律对所有惯性系都应保持不变,由此导致真空中光速C=1/(ε_0μ_0)~(1/2)在所有惯性系中保持不变。所以说,光速不变并不是狭义相对论的基本假设,洛仑兹变换也很容易在上述两条基本假定下导出。 (3)相对论效应中的动尺收缩与时间膨胀都是由同时概念相对性所导致的,所以应强调同时概念相对性的重要性。 (4)用动量守恒,能量守恒定律来导出相对论动力学部分时,要尽可能做到简而明。     

狭义相对论中的基本假设及其相容性

狭义相对论是近代物理学的重要理论基础。要深刻理解这一理论的科学思想,必须对光速不变和相对性原理这两个基本假设以及同时概念的意义作深入地探讨。本文强调狭义相对论的基本假设是在古典力学与电磁理论发生不可调和的矛盾申提出来的,主要矛盾表现在麦克斯韦方程组不能满足以绝对时空观为前提的伽里略变换下的协变性要求。爱因斯坦则是在否定绝对时空观的同时,继承和发展了力学相对性原理的情况下提出的。光速不变的基本假设是爱因斯坦从同时定义的唯一性考虑提出来的。它的前提是时空的均匀性。对两个基本假设之间的相容性的进一步探讨,发现光速不变是可以从狭义相对性原理导出,因此把光速不变只作为一个结论为宜,另一个基本原理是时空的均匀性强调同时的相对性是阐明长度收缩和时间膨胀的依据,在教学中容易建立辩证唯物主义的时空观。     

变速运动的罗伦兹变换

作为文［５］的继续，再次推导出变速运动情况的罗伦兹变换。进一步证明了不需假设一切方向的光速在相对静止与运动坐系中保持不变，只要在运动或其反方向的光速保持不变，变换公式就成立。     

相对论效应下连续波雷达及GPS系统的测速原理与相对论影响

在狭义和广义相对论效应下,研究推导了连续波雷达及GPS系统的测速原理。给出距离和变化率S与多卜勒频平间的关系式;对经典公式(不考虑相对论影响)应作的相对论修正等。最后给出算例。 研究表明:狭义相对论的时间膨缩效应,在雷达上、下行通道测量中能互相抵消。而广义相对论引力场使频率改变造成的S误差,则为高阶小量(在算例的前题下,△_广S=1×10~(-11)米/秒,四站最优布站测飞行器速度的相对论影响△(?)、△(?)、△(?)均小于6×10~(-12)米/秒)。对于从空间单程测量的GPS系统,狭义和广义相对论影响都很大(测地面低速或静止目标时,△_狭(?)=0.02米/秒,△_广(?)=-0.16米/秒,△_总(?)=-0.13米/秒;四星最优几何测量时,△(?)=△(?)=△(?)=0.12米/秒),庄子重视和修正。     

相对论效应下地面雷达及GPS系统的测距原理与相对论影响

在狭义相对论效应下,推导和研究了地面雷达的测距原理,分别给出上行和下行距离表示式,并与忽略相对论效应的经典测距公式作了比较,给出了相对论修正量。捎带对GPS系统作了类似研究。最后给出算例。 研究表明,在狭义相对论效应下,虽然上、下行距离不相等,但对于应答(或反射)式雷达测距来说,相对论影响可以对消,以致与经典测距公式完全一样。此结论对测距离和的系统同样适用。算例表明:GPS测地面目标时的影响为△R=19.6米,故对于单程测距系统的相对论影响,应予重视和修正。     

论加速可靠性增长试验(Ⅱ)理论基础

建立了加速可靠性增长试验（ARGT）的理论基础，包括给出ARGT的加速系数（Af）的定义与性质，这些性质与正常加速应力条件下有相同故障机理条件间的本质联系，并将这些结果用于常见的可靠性增长模型。最后提出了作ARGT统计分析所依据的基本假定。     

关于多级火箭的几个问题

 本文讨论了以下问题。 1.随着多级火箭级数无限增加,其载荷在主动段飞行末速度的变化趋势。 2.保持多级火箭推进剂量总量和余下质量总量不变,当火箭分级无限加细时,飞行末速度的极限值。 3.调换多级火箭的各级次序,其飞行末速度将改变,如何求使末速度最大的排列次序? 4.对起飞前的多级火箭,若推进剂总量给定,如何分配各级推进剂量使获得最大末速度? 5.对起飞前的多级火箭,若要求飞行末速度达一指定值,如何分配各级推进剂量使推进剂总量为最小? 6.我们将指出,对于起飞前的多级火箭,当推进剂总量增大时对应的最大末速度未必就增大,从而提出求最大的最大末速度方案问题,还提出了保证最大末速度随着推进剂总量的增大而增大的一个充分条件。以上问题首先在经典力学范围内讨论,然后推广到狭义相对论的情形。而后者是更符合于实际的。尤其是当速度（喷射速度或飞行末速度）可与光速相比较时,经典力学就不能用了。整个讨论假定无气动阻力和重力影响,因为在实际工作中应用以上结果时,气动阻力和重力影响不会改变结论的本质（参见文献[1、2、3]）。     

基于小孔腐蚀理论的飞机结构服役日历年限评估方法研究

基于小孔腐蚀理论，将腐蚀效应造成的疲劳强度降低或疲劳寿命降低视为应力集中系数的增大，这样将与时间相关的腐蚀效应（应力集中系数变化）和疲劳寿命联系起来了，通过试验研究给出了环境腐蚀造成的结构疲劳寿命与日历寿命之间的关系式，从而给出了一种考虑环境腐蚀效应影响的飞机结构日历使用寿命的估算方法。     

台阶目标电磁散射特性研究

 通过系列雷达散射截面（RCS）测试,研究了单台阶板随台阶高度变化的规律,分析了多台阶板电磁散射与其高度、间距、极化方式之间的变化关系,并将台阶板散射结果与金属平板结果进行比较,定量总结了各参数对台阶板散射的影响。试验结果表明,台阶高度增加导致散射增强;多台阶间距增大引起曲线振荡增强,说明台阶间耦合作用加强,但RCS均值相对于平板均值增幅不变;多台阶散射表现为各台阶在不同相位上相互叠加的结果。     

GPS测量飞行器轨道的数学原理以及轨道的自校准最佳估计

本文给出了利用转发 GPS 方案测量飞行器轨道的数学原理。对多卜勒频移与距离(距离和)变化率的严格时空关系、记录小增量与多卜勒增量间的转换,作了精细推导,可供事后数据处理使用;还给出了用基准接收机数据对转发数据作差分修正后的自校准模型及测量方程组;介绍了轨道最佳估算技术(EMBET)对飞行轨道参数、四个测量通道不同零值以及转发时延的解算方法;结合假想的运载火箭轨道作了精度估计,将动力段轨道分成三段,其估算结果为:σ_x≤0.7米、σ_y≤1.7米、σ_z≤0.7米、σ_x≤0.032米/秒、σ_y≤0.077米/秒、σ_z≤0.026米/秒,这与文[4]逐点估算方法的结果大体一致(测速精度稍差);最后,对只需多卜勒增量而不用伪距信息的无码求解飞行轨道问题,作了简要说明,使 EMBET 技术成为无码解算轨道的一种有效方法。     

一种简易数字转速表电路

介绍了一种其电路原理与脉冲计数式仪表不同的数字转速表电路。它将输入脉冲经频率一电压转换器（PVC）变换成与之成正比的直流电压，采用数字电压表显示测量结果。文中详细地论述了FVC的工作原理，分析了整机电路，最后给出了实验结果。     

涡喷发动机高空台与地面台试车可靠性数据综合

研究了涡喷发动机在高空台与地面台试车时的加速系数，其前提条件是发动机故障机理不变的条件假设成立，当此假设检验通过后，就可给出加速系数的点估计。据此，将高空台条件下试验的故障数据与地面台条件下试验故障数据互相折算，转换成综合故障数据，从而得出涡喷发动机在地面(或高空)台试验条件下的可靠性测度。最后用数值例说明了这种方法。     

探测快中子的新技术（二）

（上接1997年第17卷第1期第35页）2·4中子的直接探测SIOb。dri。n「13］报道了中子直接探测的原理及可能的方法。在介质中，中子的速度超过光速时，由于中子具有磁偶极矩p—一1．91p。，象带电粒子产生cherenkov效应一样，可以发远紫外光，探测这些光可实现中子的直接探测。光的频谱与户平方正比，与折射指数n有关。可测最小中子能量与折射指数n有关，n越大，E越小，用GaAs最／J’E为15MeV。直接探测的优点是效率高、不需另外的零时刻即可做飞行时间测量等。·2．5多元件阵列快中子探测器和极化仪在中高能和重离子核物理中，中子能量可…     

铆钉连接件细节应力分析及疲劳裂纹形成寿命预估

 首先建立简化的力学模型模拟复杂的铆钉连接件结构，并用有限元软件对所建立的模型进行细节应力分析。然后利用损伤力学守恒积分原理得到计及损伤耦合效应的集中应力表达式。在此基础上，根据由热力学原理导出的以损伤驱动力表示的损伤演化方程，给出裂纹形成寿命与载荷关系的解析表达式。进一步，按照某种材料的部分标准试件的中值疲劳曲线拟合损伤演化方程中的材质参量，并利用同类材料的其他标准试件的中值疲劳曲线进行寿命预估方法验证。最后，给出了国产某型客机危险部位具有不同存活率的疲劳裂纹形成寿命。     

欧洲空间局的新型多用途跟踪系统

本文介绍了欧联空间局(ESA)的新型多用途跟踪系统,将其所用的测距和多卜勒技术与其它系统常用的技术进行了比较。介绍了其系统功能、系统性能、工作方式以及各组件,以解析方式描述和分析了测距信号,同时导出了系统性能的限制。最后,列出了系统的技术指标以及在测控网中的使用情况。     

论加速可靠性增长试验(Ⅳ)分组数据的数值方法

基于Arrhenius-幂律模型，给出了分析恒定应力加速可靠性增长试验（CSARGT）分组数据的数值方法，它们包括对CSARGT四项基本假定的统计检验，在诸加速应力水平Si下幂律模型参数与MTBF的极大似然估计（MLE）与区间估计，加速方和系数的最佳线性一无偏估计（BLUE），加速系数与正常应力水平S0下折算的MTBF的区间估计，并用数值例说明了这些方法。     

基于应力分布模型的随机疲劳加速试验设计

将两段式S-N曲线应用于Dirlik随机振动疲劳寿命预测模型，分段计算各自的疲劳损伤并进行叠加。基于该模型所模拟的应力幅值分布，推导了在两段式S-N曲线的情况下激励放大倍数同疲劳寿命之间的等效关系，并提出了基于该等效关系的加速试验寿命换算方法，为加速试验应力等级的确定提供了参考。针对随机振动中小应力幅占比较大的情况，该方法优化了这一部分的损伤计算方式，同时该方法还可以推广至超高周疲劳等需要使用多段式S-N曲线表达疲劳性能的情况中去，得到更加贴近实际的理论疲劳寿命与加速寿命间的等效关系。通过分析算例表明，在两段式S-N曲线下，应力与寿命也大体呈现出了两段式的对数线性关系，并使用文献中的试验数据进行了验证。     

论加速可靠性增长试验(Ⅴ)单独故障时间数据的统计方法

基于Arrhenius或逆幂律－幂律模型，以恒定应力加速可靠性增长试验（CSARGT）的单独故障时间数据的情况，给出了统计分析方法，并用数值例说明了这些方法。