直升机传动系统花键连接轴的动力失稳

为有效传递扭矩,花键联轴器在旋转机械中得到了广泛应用,直升机传动系统也采用了这种结构形式,因此对花键连接超临界轴的稳定性进行理论分析,并在直升机尾传动轴上开展相应的实验和验证工作.通过安装和拆卸花键两端用于润滑油脂密封的O型圈,来改变花键的工作状态,实现了尾传动轴由相对稳定向完全不稳定的转变.研究表明:由花键及其两端支承表面处产生的摩擦形成的内阻尼是导致尾传动轴发生自激振动的根源;通过改善花键连接处的工作状态,能有效改善超临界转轴的稳定性,这对直升机传动系统超临界轴的设计有一定指导意义.     

磁尾的平衡结构

考虑到等离子体片和等离子体幔的存在,我们从Vlasov方程出发得出一个自洽的二维磁尾平衡模式。在这个模式中,假设等离子体处于平衡状态,压强是各向同性的,还假设沿磁尾方向各种参数的变化率较垂直于等离子体片方向的变化率要小得多。晨昏方向的变化则完全忽略不计。这个模式体现出磁尾的一些主要结构要素:(ⅰ)高温等离子体组成的等离子片;(ⅱ)等离子体片中的闭合磁力线;(ⅲ)等离子体极其稀薄的磁尾瓣;(ⅳ)等离子体幔;(ⅴ)磁层顶;(ⅵ)张开的磁尾。讨论了等离子体幔的存在对磁尾平衡结构的影响,结论是等离子体幔的存在使磁尾的形状更趋于尾形,于是,至少部分克服了Birn模式的困难。      

2001年9月15日Cluster卫星对电流片的观测研究

2001年9月15日0430-0515 UT期间,Cluster卫星多次穿越磁尾电流片.由FGM、CIS等仪器获得了电流片磁场,粒子速度等数据变化情况,并得到了磁尾高速流的两次明显反转.本文采用GSM坐标系.利用求磁场空间梯度张量的方法获得了越尾电流,其电流密度的峰值为28nA/m2.并对电流片在垂直方向上的摆动和在晨昏方向的波动现象进行了分析.数据显示此时电流片为薄电流片并有一个变薄的趋势,其厚度大约为0.2-0.3 Re.磁场重联时地向流与尾向流均超过了1000 km/s,并测得了电流片的法线方向和运动速度,从而得到了磁尾电流片的结构和运动情况.      

应用于制导系统弹载天线的研究

论述了弹载天线的圆极化形成机理,主要就弹尾方向天线辐射方向图的形成进行了设计和仿真,测量了天线的方向图,并进行了结果分析。     

质心位置对超空泡射弹尾拍运动影响分析

基于均质平衡流理论,通过求解混合介质的RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations)方程、SST(Shear Stress Transport)湍流方程和不同介质之间的质量输运方程,结合刚体运动方程和网格变形方法,研究了不同质心位置的超空泡射弹尾拍运动特性以及尾拍运动下超空泡形态特性,对比分析了不同质心位置的超空泡射弹尾拍运动的刚体运动和尾拍力的变化特征.结果表明,射弹尾拍运动对空泡形态的对称性有较大影响,发生碰撞处的空泡壁面朝着弹体转动的方向发展;射弹尾拍运动的转动角度、角速度、角加速度以及尾拍阻力和尾拍升力等都表现出周期性变化规律,且随着质心与射弹头部距离的增加,转动惯量增大,变化周期也增大.     

飞机液压泵二维性能退化的可靠性评估

飞机液压泵为飞机操纵、起落架收放和刹车提供高压能源,其安全性和可靠性至关重要。针对飞机液压泵二维退化可靠性评估问题,构建了基于液压泵微观表面混合润滑的转子-配流盘摩擦副和轴尾密封副的摩擦磨损退化模型,基于统一随机过程模型描述2个性能指标的退化规律,利用Copula函数表征二维性能退化的相关关系,使用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗法得到其考虑二元相关退化模型的未知参数估计,进而对飞机液压泵进行了可靠性评估。通过液压泵回油流量及轴尾密封摩擦力矩2个性能退化指标的实际退化数据,验证了所提出的理论和方法。结果表明,考虑2个性能退化指标相关的退化模型有效提高了可靠性评估及寿命预测精度。     

磁尾静电离子束流-密度漂移不稳定性的数值研究

本文研究了磁尾等离子体片边界层宽频带静电噪声的产生机制.模型等离子体由暖的背景电子、暖的向地球方向的离子束流和较冷的向尾方向的离子束流组成.结果表明,静电离子束流-密度漂移不稳定性可以在比较宽的频率范围内激发,在低频区大传播角方向上增长率最大,在高频区小传播角方向上增长率也比较大。最大增长率的方向取决于离子束流和密度漂移的速度比值.这些结果与磁尾观测到的宽频带静电噪声特征符合一致.      

LC4铝合金薄板在单轴拉伸时的集中缩颈和断裂模式

薄板试样在单轴拉伸时通常先形成扩散缩颈,继而形成与拉伸轴成约60°的集中缩颈,然后沿集中缩颈断裂。在我们的试验中,过时效状态的LC4铝合金薄板的形变断裂行为符合通常规律,而欠时效和某些峰值时效状态的LC4铝合金薄板在形成与拉伸轴成约60°的集中缩颈后,并不沿集中缩颈断裂,却沿与拉伸轴成90°的方向断裂,宏观断口与拉伸轴在厚度方向成45°。本文对这种现象进行了分析和讨论,并提出了可能的解释。     

基于GNSS测量的天宫二号质心确定

由于轨道机动燃料消耗,科学载荷加载、分离,以及伴飞小卫星在轨释放等原因引起天宫二号空间站质心(COM)发生位移,从而影响天宫二号的动力学质心定轨精度。针对这一问题,提出了基于全球导航卫星系统(GNSS)测量数据的简化动力学质心估计方法。燃料消耗是引起天宫二号质心发生位移的主要原因,质心在本体坐标系X轴方向位移最为显著。利用GNSS测量数据对天宫二号进行质心估计和精密定轨,在三轴对地稳定姿态下,本体坐标系X轴方向与轨道切向重合,定轨结果对本体坐标系X轴方向的质心位移并不敏感。但在连续偏航模式下,本体坐标系X轴在轨道法向上有较大分量,X轴方向的质心位移对基于GNSS测量计算的精密定轨结果有较大影响。定性和定量分析结果表明:偏航姿态模式下天宫二号本体坐标系X轴方向质心位移估计具有可行性。天宫二号实测数据计算结果表明:与未做质心估计的定轨结果进行对比,质心估计后表征轨道动力学建模误差的经验加速度补偿水平在轨道径向、切向和法向上分别降低62%、50%和65%;载波相位后验残差标准差降低0.04 cm;精密轨道与全球激光测距数据比较精度提高0.86 cm。所提方法可以应用于大型低轨航天器在轨质心估计。      

基于极点配置的空间站角动量管理

针对惯性系下引力梯度力矩及其他干扰力矩引起控制力矩陀螺（CMG）角动量积累的问题,采用引力梯度力矩来平衡姿态,设计了基于极点配置的空间站角动量管理控制器。首先在惯性系下建立了空间站线性化模型,并分析了俯仰轴方向在惯性系角动量管理的不可行性。由此,将俯仰轴与滚动/偏航轴解耦,不约束俯仰轴方向的CMG角动量,将常值、1倍和2倍于轨道频率的扰动纳入状态方程以抑制其对俯仰轴姿态的影响。在滚动/偏航轴方向将常值扰动纳入状态方程中以抑制其对CMG角动量的影响;将1倍、2倍于轨道频率的扰动纳入到状态方程中以抑制其对姿态的影响。然后采用带极点配置的线性二次型（LQR）算法求解出反馈增益矩阵,该算法可以避免选取权重矩阵,并且根据系统性能要求即能将闭环极点配置到复平面虚轴左侧指定的区域。最后仿真结果验证了该算法的可行性。      

Spectroscopic observations of comet Giacobini-Zinner during the ice encounter

A set of 5 sequential spectra of Comet Giacobini-Zinner was obtained during the encounter of the ICE spacecraft with that comet on September 11, 1985. The observations were initiated 20 min before the encounter and were conducted in 10 min-long intervals until approximately 40 min after the event. The spectra were taken along a direction nearly coincident to the axis of the cometary tail and cover a distance of approximately 74 000 km at the comet. The preliminary analysis of the data indicates that the measured brightness intensity of CN at 3884 Å and that of the continuum at 5215 Å was nearly constant throughout the period of observation.     

Inconsistency of magnetic field and plasma velocity variations in the distant plasma sheet: Violation of the “frozen-in” criterion?

Measurements of the magnetic field and low energy plasma by the GEOTAIL spacecraft have been used to study the relationship between variations of the plasma velocity and of the magnetic field in the distant (100–200 R_E) and middle (40–80 R_E) tail. The analysis was carried out separately for the tail lobes and the plasma sheet. It is shown that the absolute values of the magnetic field and plasma velocity, as well as their corresponding components (V_X and B_X, V_Y and B_Y, V_Z and B_Z), are linearly connected in the tail lobes. In the plasma sheet, however, the plasma velocity and the magnetic field do not seem to be related to one another. The distant plasma sheet seems to be in a regime of turbulence. The diffusion coefficients estimated from our data set of the velocity parameters in the plasma sheet are in good agreement with the theoretical predictions of Antonova and Ovchinnikov (1996, 1999).     

日冕物质抛射中非对称高密度云和非线性波的形成和演化

应用函数拟合及数字滤波等方法,对SMM飞船观测的1980年8月18日日冕物质抛射事件进行了定量分析。论证了不对称高密度云的形成与爆发日珥顶端偏离冕流对称轴有关,讨论了此不对称结构的演化及其对事件发展的影响,作出了暗腔是强磁场膨胀体的重要论断。从图象亮度的高度分布剖面中,分析出日冕非线性波在演化过程中前沿变陡的观测证据,推算了演化成激波的时间和高度,并论证了两者都是强磁场膨胀体所驱动的,而不是瞬时能量爆发所引起的。      

Kinetic theory of the current sheath. I. On polarization of an equilibrium current sheath

The basic theme of this paper is the investigation of the polarizing electric fields caused by anisotropy of thermal plasma of a current sheath. The paper provides a generalization of the equilibrium distribution function of the current sheath (Harris function) to the case of temperature anisotropy of plasma along and across the sheath. It appears that solution of the electroneutral equilibrium represents a narrow class of solutions and is true only for certain relations between the parameters of the problem. In the general case, the plasma of a stationary current sheath is polarized. The structure of the current sheath of a magnetosphere tail is investigated with regard to the effect of polarization, and profiles of the polarization electric fields are obtained. This field should be taken into account in the study of current sheath stability.     

用于PPT的扩散模型及其简化MHD方程组的解

本文对目前描述脉冲等离子体推力器放电过程的两个理论模型进行了简要的分析讨论,在此基础上,考虑到放电通道实际的几何尺寸及通道中等离子体的行为,提出了新的假设--扩散模型。以两个不同放电通道几何尺寸的推力器为例,分别按这三种模型进行了计算,并进行了实验。对此可以看出,用新的理论模型描述推力器的物理过程更为合适。在对推力器进行初始设计和性能分析时,可以利用本文给出的方法。      

等离子体彗尾动力学的数值研究

本文基于可压缩磁流体动力学模型,数值研究了尾瓣巾具有超Alfven速流动的等离子体彗尾的动力学特征。结果表明,等离子体片和尾瓣之间的剪切等离子体流动将会激发流动撕裂模不稳定性,引起彗尾等离子体片中发生磁场重联,形成磁岛和高密度的等离子体团。进而模拟了太阳风引起的局部驱动力对等离子体彗尾中磁场重联的影响,其特征时间远大于流动撕裂模。我们认为一些观测到的等离子体彗尾中的四块和彗尾截断事件可能主要与彗尾中剪切等离子体流动所引起的流动撕裂模不稳定性有关。      

Measurements of X-ray scattering from interstellar dust

We have examined the surface brightness profiles of four of the brightest compact galactic X-ray sources observed with the Imaging Proportional Counter (IPC) aboard the Einstein Observatory for the existence of halos produced by the scattering of X-rays from interstellar dust. The sources are CYG X-3, 4U1658-48, GX13+1, and 4U1254-69. The halos are apparent when a comparison is made between each source's measured surface brightness profile and a model profile based upon a point response function (PRF) for each source. These model profiles depend upon knowledge of the source's spectrum, which is derived from the IPC itself and corroborated by the Einstein Monitor Proportional Counter and/or previous measurements.As conclusions rest entirely on a knowledge of the system (IPC and Mirror) PRF, we began this study with a comprehensive examination of the calibration data taken for the Observatory prior to launch. Point-source images for both the IPC and the HRI have been analyzed at various energies in order to gain a quantitative understanding of scattering by the mirror surface elements and the IPC's spatial resolution.All four sources show a significant excess above the response from a point-source. The attribution of the excess to X-rays scattered from interstellar dust is strengthened by the positive correlation of the magnitude of this excess with the observed column density of material along the line of sight. Furthermore, we have examined the surface brightness profiles of LMC X-1 and 3C273 and found them to have a greatly reduced excess above their model profiles. Because of their high galactic latitude and because only dust within our own galaxy will lead to the formation of a halo that extends beyond a few arcminutes, only a small effect is expected for these sources.     

磁层亚暴恢复期间等离子片边界层区的Kelvin—Helmholtz不稳定性

本文根据两个理想的磁流体力学模型研究了磁层亚暴恢复期间等离子体片边界层区的Kelvin-Helmholtz不稳定性。一个模型由三个均匀的等离子体区组成--北尾瓣、等离子体片和南尾瓣。在此模型里,不稳定模式在北(或南)尾瓣和等离子体片之间的边界面上激发。另一个模型由五个均匀的等离子体区组成--北尾瓣、等离子体片北边界层、等离子体片中间层、等离子体片南边界层和南尾瓣,在等离子体片边界层区存在着两种不稳定模式,一种在等离子体片的北(或南)边界层和中间层之间的边界表面上激发(模式Ⅰ);另一种在等离子体片北(或南)边界层和北(或南)尾瓣之间的边界面上激发(模式Ⅱ).模式Ⅰ多数时间是不稳定的。这些不稳定模式可能引起卫星观测到的等离子体边界层的一些特征。      

太阳宁静及耀斑期间1AU附近等离子体轫致辐射研究

在太空等离子体中，尤其在等离子体内部磁场较弱时，轫致辐射是等离子体能量损失的主要机制．本文对太阳宁静及耀斑期间1AU处等离子体轫致辐射计算表明，等离子体辐射强度If的变化与辐射的电磁波频率有直接的关系．当辐射频率，接近于等离子体频率，fpe时，辐射强度显著增大．随着电磁波辐射频率的增大，辐射强度随频率增大作缓慢对数下降．辐射亮温Tb与等离子体电子温度Te、介质光深成正比．Tb与If随辐射频率变化的整体趋势一致．在相同的辐射频率情况下，太阳宁静期间If值、Tb值低于太阳耀斑期间If值、Tb值．