A challenge to the highest balloon altitude

Development of a balloon to fly at higher altitudes is one of the most attractive challenges for scientific balloon technologies. After reaching the highest balloon altitude of 53.0 km using the 3.4 μm film in 2002, a thinner balloon film with a thickness of 2.8 μm was developed. A 5000 m³ balloon made with this film was launched successfully in 2004. However, three 60,000 m³ balloons with the same film launched in 2005, 2006, and 2007, failed during ascent. The mechanical properties of the 2.8 μm film were investigated intensively to look for degradation of the ultimate strength and its elongation as compared to the other thicker balloon films. The requirement of the balloon film was also studied using an empirical and a physical model assuming an axis-symmetrical balloon shape and the static pressure. It was found that the film was strong enough. A stress due to the dynamic pressure by the wind shear is considered as the possible reason for the unsuccessful flights. A 80,000 m³ balloon with cap films covering 9 m from the balloon top will be launch in 2011 to test the appropriateness of this reinforcement.     

一种宽带高速跳频载波频综结构的设计

将DDS（直接数字合成）与PLL（锁相环）频率合成技术相结合,采用多环并列流水线结构,设计出混合扩/跳频系统的载波频率综合单元。利用DDS技术可实现频率分辨率高、转换时间快等要求,利用PLL技术可实现杂散抑制性能高、扩展宽带等要求,并采用多环并列硬件结构保证了系统的跳变速度和宽频带指标。经闭环测试平台的测试,系统达到350～1800MHz带宽可变,频率跳变速度10 000跳/s可变,杂散抑制优于-80dBc。文章首先给出详细的硬件设计方案及其实现,同时理论分析了个各项指标的优化,最后给出闭环测试平台的搭建以及最终测试结果。     

钨铼热电偶在航天器真空热试验中的应用

目前国内在航天器热试验温度测量方面还没有开展超过1400℃的超高温测量技术研究。文章基于航天器热试验常用热电偶测温原理,分析了钨铼热电偶的结构及制造工艺,并搭建一套热试验测量系统以验证其在航天器真空热试验温度测量系统中的应用。试验结果及数据分析表明,在真空低温环境下钨铼热电偶能够实现1600℃温度测量。     

航天器磁力矩器在高低温环境下工作性能变化

文章通过热梯度试验、冷热循环试验和老炼试验模拟航天器磁力矩器所经历的空间温度环境,并采用磁力矩器工作性能监测系统实时测量磁力矩器的工作磁矩和绕线电阻。通过对测试结果的分析发现,不同的温度环境、冷热循环时间和循环次数均会对磁力矩器的工作性能产生影响;且磁力矩器采用的磁心棒材料不同,空间温度环境对磁力矩器工作性能的影响不同。     

基于LabVIEW的调节器低温动性能试验台测量系统设计

流量调节器是液氧煤油火箭发动机中关键的自动调节装置,其动态性能直接影响发生器乃至发动机的工作特性.为进一步验证流量调节器工作可靠性,设计并集成了调节器低温动性能试验台测量系统.测量硬件基于PXI系统搭建,软件基于LabVIEW平台进行编程.首先介绍了测量系统的总体方案及工作原理,然后对热电偶测量方法、硬件选型、软件总体架构、软件子模块设计及拖拽式数据显示方法进行了重点阐述,最后简要说明了测量系统的调试方法及结果.测试结果表明,测量系统稳定、可靠,能满足试验要求.     

轴承腔油滴沉积特性及油膜流动特征分析

轴承腔的润滑和换热设计依赖于对腔内油气两相流动和换热状态的准确理解。针对先前研究工作的不足,在包含油滴碰撞腔壁热量交换、沉积热量以及油膜温度即考虑温度效应的条件下,开展了油滴沉积特性及油膜流动特征分析。首先分析了单个油滴碰撞腔壁沉积特性,确定了油滴的沉积质量、动量和热量。其次在考虑油滴尺寸分布的条件下,通过离散油滴尺寸范围的方式确定了腔内所有油滴碰撞腔壁的沉积油膜质量、动量和热量。最后借助力学平衡和质量守恒条件,以上述参数为基础计算了腔壁油膜温度以及速度和厚度的分布情况。计算结果表明,随着转子转速的增加,油滴的质量、动量和热量沉积率有所降低,一次沉积油膜质量、沉积油膜动量、沉积油膜热量以及油膜速度均有所增加,而油膜厚度降低。通过与试验数据的对比表明,提出的轴承腔油滴沉积特性及油膜流动特征分析方法是较为可靠的,并且考虑温度效应使油膜厚度的计算更为准确。分析工作为轴承腔的润滑和换热设计提供了一定的参考依据。     

耐低温、耐油丁腈橡胶复合材料的制备

研究了丙烯腈含量、增塑剂种类、硫化体系以及增塑剂的用量对制备耐低温、耐油丁腈橡胶复合材料性能的影响.随着丙烯腈含量的增高,丁腈橡胶胶料的硫化速度加快,耐寒性下降;对比研究葵二酸二辛酯(DOS),邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以及聚醚类增塑剂(TP-90B),发现采用DOS制备得到NBR复合材料的脆性温度要低于其他2种增塑剂,该种增塑剂制备得到的胶料耐低温性要优于其他2种增塑剂;通过研究硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系以及复合硫化体系3种硫化体系,发现复合硫化体系制备得到复合材料的脆性温度要比其他2种硫化体系制备得到的复合材料低,采用该种硫化体系制备得到的复合材料的耐低温性也更好.另外,随着增塑剂用量的增加,复合材料的脆性温度变得越低,耐低温性越好.     

氯离子和温度对铝合金在冷却液中腐蚀的影响

分别采用了动电位极化法、电化学阻抗法研究了不同温度下、不同氯离子浓度下防锈铝在模拟冷却液中的腐蚀行为,采用金相显微镜和扫描电镜对极化后防锈铝的表面特征进行了观察和记录。结果表明,氯离子吸附在防锈铝氧化膜表面,对氧化膜表面造成破坏。在一定温度下（30℃）,当氯离子浓度超过0.01mol/L时,中间产物吸附作用就会增强,阻抗谱中低频区出现感抗弧,点蚀萌生。随着氯离子浓度增高（超过0.01mol/L）,防锈铝的腐蚀加剧,耐腐蚀性能下降。随着温度的升高,阴极和阳极反应阻力变小,阳极金属铝的溶解和阴极氧还原速度增大,腐蚀速度增大。温度升高的同时,溶解氧含量下降,阴极反应受到抑制。与此同时扩散过程在整个腐蚀反应过程中的支配性降低,中间产物在氧化膜表面的吸附作用增强,从而导致低频容抗弧的出现。温度对点蚀形貌的影响主要体现在影响单个点蚀坑的几何大小,促进点蚀坑的生长。      

航空发动机燃烧室燃烧过程与排放物生成的反应动力学数值模拟

选用正癸烷作为航空煤油的替代燃料,建立了正癸烷的化学反应详细机理与简化机理(包括50种组分,118个基元反应).分别采用详细机理与简化机理对正癸烷在激波管中的着火延迟时间、在预混燃烧炉内的燃烧过程进行了数值计算,并与实验结果进行了对比分析.同时,耦合该简化机理与CFD计算软件Fluent,对某型航空发动机环管形燃烧室中单个火焰筒内流动特性与燃烧过程、排放物及活性中间组分生成的反应动力学特性进行了详细分析,并与采用C₁₂H₂₃为燃料的单步反应机理的计算结果进行了对比分析.结果表明:采用简化机理计算得到的着火延迟时间、反应物与各主要生成物摩尔分数的整体变化趋势与实验数据吻合较好;与采用C₁₂H₂₃为燃料的单步反应机理相比,采用正癸烷为替代燃料的简化反应机理计算得到的温度场分布更符合实际,其出口平均温度亦更为接近燃烧室出口设计温度;同时,能更为详细了解燃料低温裂解过程及裂解产物、中间产物及主要排放物的生成规律.      

温色对比法检测飞机火烧构件的可靠性分析

针对飞机火烧构件检测中应用温色对比法能否保证检测结果的准确性及可靠性这一问题,选用LC4CS、TC4、1Crl8Ni9Ti为试验材料进行烧伤模拟试验,对材料在不同温度下的颜色变化与机械性能的关系进行了分析。试验结果表明,材料的颜色变化与组织结构的变化之间并不存在一一对应的关系：在一定温度范围内,高温短时的热变色有时与低温长时间的热变色相近;依据构件的颜色变化来判断构件所受温度的高低容易产生大的误差。为确保检测结果的安全与可靠,必须与其它检测方法相结合。