天文与航海趣闻

<正>海上行不由经纬度比较好决定,经度较难。地理大发现初期,航海者在大海中就常常沿着固定的纬度东西向航行,或沿着某经线南北向航行。哥伦布第一次西航,从加纳利群岛出发,想维持加纳利群岛的纬度(28.5°)西行,只是因为海流的影响,走向稍微偏南。哥伦布会到达西印度群     

导航卫星的广泛应用和最新进展

许多世纪以来,科学家和航海家们为获得经、纬度而进行了坚持不懈的努力。在古希腊,早就有通过测定月蚀结束时间来获得经度的想法。1494年克里斯托佛·哥伦布曾试图利用这种方法远离海岸,但失败了。1805年梅林韦瑟·刘易斯在向太平洋的冒险航行途中,曾笨拙地利用月蚀确定其所在位置到英国格林威治的距离。1612年意大利科学家伽利略建议用木星的4颗明亮的卫星作为天体钟来获得经度,这种方法要求对着木星卫星的望远镜稳定不动,在大海中航行的舰船     

飞行器座舱联想

星际旅行包括行星际航行和恒星际航行。人类已经实现了在太阳系内的不载人行星际旅行，要实现恒星际航行，人类还要付出长时间的努力。     

天上深渊

月亮是地球的门槛，只有迈出门槛，到太阳系更远的地方去，到银河系更远的地方去，登陆其他行星和小行星，人类才算真正地离家远行了。这就是继地球大气层飞行和近地太空飞行之后的下一步：行星际航行和恒星际航行。     

中高层大气风场对地磁活动的响应特征

统计研究漠河、北京、武汉流星雷达观测到的2012-2018年80～100 km高度的风场数据，比较在地磁平静期(Kp≤2)和地磁扰动期(Kp≥4)的日平均风场数据，得到在地磁活动期风场的变化特征。研究结果表明，在地磁扰动时风场变化具有季节差异和纬度差异。地磁扰动期间，纬向风在较高纬度地区倾向于中间层西风增强，低热层东风增强，纬度较低地区倾向于东风增强。春季，地磁活动对纬向风的影响没有纬度差异，在夏冬季随着纬度的降低中间层东风增强明显。地磁活动对经向风的影响具有季节差异，对春冬季节的影响强于夏秋季节。研究表明，地磁活动对纬向风的影响可达9 m·s^–1左右，对经向风的影响可达5 m·s^–1左右。地磁活动对中性大气风场的影响可达80 km。     

唤起半世纪的回忆

12月19日，中国航天引路人钱学森先生的著作《星际航行概论》首次出版简体字版。记者从“《星际航行概论》出版暨庆贺钱老97岁生日座谈会”上获悉，该书是根据钱学森在中国科技大学讲授的第一课讲义基础上整理出版，其中对火箭未来发展趋势的预测在现在仍具有重要意义。     

航行器低速斜入水运动规律

针对介质跨越航行器控制困难的问题,提出一种空中控制水下非控的单一控制策略;为了分析航行器非控状态下斜入水运动的规律,构建了航行器低速入水动力学模型,并分别使用数值仿真方法和理论模型求解方法进行同一条件下的航行体入水运动仿真,通过对2种方法的仿真结果对比验证本文所构建航行体斜入水动力学模型的正确性。利用构建的入水动力学模型,分别对不同初始速度、角度、攻角条件下的入水过程进行了运动状态仿真并分析,得出了航行体在入水运动过程中的姿态位置变化规律。此入水规律将指导介质跨越航行器后续的水下航行、进而出水的一系列研究。      

阳光帆船

阳光帆船朱政善于缝制快速帆船的船帆曾经是我们的骄傲。今天只有仍在航行的运动帆船或教学帆船的船帆还是手工缝制的。近１０年来，海上又出现了使用由电子计算机控制人工合成材料船帆的高性能运输船。这里所要介绍的是用来作宇宙航行用的帆船，到本世纪末，这种宇航帆船...     

左旋寻常的极光千米波与辐射带高能电子相互作用的参数化研究

参数化研究了在L=4.5外辐射带区域左旋寻常（Left-hand Ordinary mode, L-O模）的极光千米波与高能电子的相互作用，定量计算了左旋寻常的极光千米波在不同峰值频率、传播角分布和纬度分布条件下的弹跳平均投掷角扩散系数、动量扩散系数和投掷角–动量交叉扩散系数。计算结果表明，动量扩散系数一般比投掷角扩散系数大100倍左右，说明动量扩散在L-O模与电子间的相互作用中起主导作用。随着传播角范围的改变，扩散系数均未发生明显变化，这说明L-O模与电子相互作用的扩散系数对传播角范围的依赖性很小。此外，扩散系数会因为L-O模纬度分布的改变而发生剧烈变化，该结果与之前得到的纬度分布对右旋奇异的极光千米波的影响是一致的。通过参数化研究结果表明，适当条件下，L-O模可能会显著影响外辐射带高能电子的动力学过程。      

伊卡洛斯星际航行工程

伊卡洛斯星际航行工程是一个雄心勃勃的科研项目，正致力于星际飞行的研究，目标便是研制出能够到达太阳系附近恒星的航天器。     

凤凰号在火星极区着陆

在经历了6.8×108km航行之后,美国东部时间2008年5月25日19:53,美国凤凰号(Phoenix)火星探测器在火星北极成功着陆,着陆地点设在纬度同地球格陵兰或阿拉斯加洲北部相当的广阔浅谷.成功着陆后,质量350kg的凤凰号在原地等候了15min,等着陆时掀起的尘埃落定后,展开了太阳电池翼,并于2h后传回第1批图片,其中1张显示探测器1条"腿"站立在火星表面,另1张显示太阳电池翼已经展开,以及几张火星北极表面的清晰图片.5月27日,传回了它记录的第1份火星天气报告.     

变体航行器动力学建模与仿真

针对部分变体航行器变体描述复杂、存在刚体与柔性体耦合导致动力学模型复杂的问题,推导了一种具有普遍适用性的变体航行器动力学方程。将航行器视为由质点组成的整体,建立每个质点的运动微分方程。采用积分思想得到了适用于变体航行器的动力学扩展方程,其中,航行器变体产生的影响可以用附加力与附加力矩描述。对一种具有柔性翼的共形半环翼变体航行器进行了纵向面内开环运动仿真。针对部分附加力与附加力矩难以准确计算的问题,提出了一种便于工程化快速计算的方法,分析了不同变体速率下航行器的动力学响应和附加力、附加力矩的影响。结果表明,附加力和附加力矩与变体速率正相关。      

超空泡水下航行体的结构动力响应特性

通过综合有关文献的理论,得到作用于超空泡水下航行体尾部的冲击载荷与航行速度的关系,然后利用有限元法研究了在不同速度条件下航行体的结构动力响应和变形特性.得到了加速度响应的主频率及其取值区间、航行体内的最大应变值及其分布位置;并给出了加速度响应主频率以及航行体内最大应变值与运动速度的关系.计算结果表明:存在2个加速度响应主频率,当航行体航速相对较低时,应采用第1个主频率作为结构设计时的参考频率,速度较高时应采用第2个主频率;计算还表明:航行体内最大应变值随着航速的增加而显著增加.结果对超空泡水下航行体的结构强度分析和结构优化设计有着指导意义.     

空泡摆动对超空泡航行体尾拍影响分析

针对超空泡航行体存在尾拍运动与空泡形态变化互相耦合作用的特点,建立了超空泡航行体尾拍耦合运动方程,并对超空泡摆动对超空泡航行体尾拍相互作用过程进行了数值研究,对比分析了不同速度和角速度的超空泡航行体运动过程及空泡摆动对尾拍的影响规律.研究结果表明:空泡摆动使航行体转角、整体运动周期、尾拍升力和阻力增大;在不同速度下,空泡摆动对航行体转角、整体运动周期及尾拍周期的影响随速度增大而逐渐减小;不同初始角速度下,空泡摆动对航行体转角、整体运动周期、航行体尾拍升力和阻力的影响随角速度增大而逐渐增大.     

一种水下航行体运动参数测量系统的设计

针对航行体水下试验的要求,设计了一种水下航行体运动参数测量系统。从该系统的原理算法、硬件设计和软件设计等方面进行了详细的阐述。该系统以采用硅微传感器的姿态测量系统（以下简称MTi）作为惯性测量组合,导航计算机采集MTi中的加速度计、陀螺和磁力计的原始传感器数据,结合捷联惯导四元数算法更新姿态矩阵,对航行体的姿态、速度、位置进行实时解算并存储解算结果,试验结束后通过上位机对试验数据进行读取。该测量系统多次应用于航行体的水下试验,获得了航行体水下运动参数。经试验验证,该测量系统性能可靠,可以满足水下航行体的运动参数测量的需求。     

星际航行：一堂令人沮丧的算术课

一万年太久，只争朝夕 霍金最近心血来潮，就地外文明、外星人等话题发表了意见，引发了媒体对此类话题的很大兴趣。话题之一就是关于人类进行星际航行的可能性。     

超空泡鱼雷外形优化

为了优化超空泡鱼雷的外形参数,获得同一空化数下的最大航行体体积,基于经验公式,考虑到空泡与超空泡雷体的关系,通过对圆盘空化器产生的超空泡形态近似处理和对超空泡鱼雷外形分段分析,推导了航行体最优外形下的半径计算公式.计算了一定空化数下航行体优化后的体积,与已有的某超空泡航行体原型做了对比,验证了优化结果的有效性.结果表明,外形优化能够增加航行体的容积和航程,提高超空泡鱼雷的性能.这为提高超空泡鱼雷的航程提供了一个方向,对今后超空泡航行体外形的优化设计提供参考.      

由“海狼”级和“费吉尼亚”级核动力潜艇谈起

在所谓冷战时期的60年代和70年代初，美国海军的核潜艇可以轻易地探测到隐藏在大海深处的苏联核潜艇并对其进行追踪，因为当时苏联核潜艇的水下航行噪声相当大。前美国海军作战部长助理埃弗雷德佩阿特于1990年4月，在众议院武装部队海上力量小组委员会上发言时说：“自从苏联人发现：美国人只需把头栽进水里，就能听到苏联核潜艇的航行噪声以来，苏联人便对其潜艇的降噪问题进行了长时间的研究。”     

东亚大陆磁异常区地磁太阳日变化的异常特征

使用ＩＧＹ／ＩＧＣ（１９５７。７。１－１９５９。１２。３０）期间全球地磁台网和中国长春、北京、上海、拉萨四台的地磁资料，分析了东亚大陆磁常区地磁异常区地磁太阳静日变化Ｓｑ的异常特征，分析表明，组成Ｓｑ的两个主要谐波（１次和２次谐波）在东亚大陆常区呈现出不同于其他区的分布特征；Ｘ分量振幅值一般高于地磁纬度相同的其他地区的振幅。振幅极小值出现的纬度向南移动约２０°，极小值的量值小于其他地区，由东亚异常     

夜光云

在1883年印度尼西亚喀拉喀托火山爆发两年后。人类第一次观测到这种夜间发光的云。这些年来，夜光云的出现越来越频繁。美国弗吉尼亚州汉普顿大学的一位大气物理学家吉姆·拉塞尔表示，与以往相比，现在它们出现得更为频繁，时间更长，纬度也更低。