航天器热平衡试验用大面阵外热流动态模拟系统设计及应用验证

针对航天器热平衡试验时采用固定式红外加热笼无法模拟超低热流的问题,文章研制了一种可在真空低温环境下长时间连续可靠运行的大面阵外热流动态模拟系统。该系统能够在不打开真空容器的情况下,通过动态调整红外加热笼与航天器表面之间的相对位置,同时实现航天器表面的高热流和超低热流模拟,高、低热流模拟的转换时间最短仅需3 min,所模拟的最低热流不大于20 W/m2。将该系统应用于某航天器热平衡试验,能够在低温工况有效降低航天器表面接收的外热流,使航天器表面温度和该表面上的单机温度降低3.5～10 ℃。     

深空探测用塑料闪烁体阵列式缪子探测器电子学采集系统设计

宇宙线缪子成像方法是一种对物质密度敏感的高分辨率、高精度被动源探测技术,无须原位测量,有望成为火星和小行星浅表和内部物质结构成分研究的新兴深空探测手段。鉴于气体探测器、核乳胶探测器使用条件的局限性,设计一种适用于深空探测的多通道读出的塑料闪烁体阵列式缪子探测器,可实现对多路探测器缪子信号的采集。搭建探测器测试系统,在实验室条件下进行天然缪子探测实验,对探测到的缪子数据进行天顶角和方位角分析,结果显示缪子径迹随角度分布与理论预期符合很好,初步验证了探测器系统设计的合理性。     

总剂量与单粒子协合效应对SRAM单粒子翻转敏感性影响的仿真研究

静态随机存储器（SRAM）在空间环境中可能会受到总电离剂量（TID）效应和单粒子效应（SEE）协合作用的影响,导致器件单粒子翻转（SEU）的敏感性发生改变。文章针对90 nm的SRAM器件,通过器件级和电路级的综合仿真手段,利用计算机辅助设计（TCAD）和集成电路模拟程序（SPICE）软件研究TID和SEE的协合作用对SRAM器件SEU敏感性的影响机制。发现：当TID和SEE作用在器件相反工作阶段（即存储相反数据）时,SEU敏感性随着总剂量的增加而增强;当TID和SEE作用在器件相同工作阶段（即存储相同数据）时,SEU敏感性随着总剂量的增加而减弱。其原因主要是SRAM的一个下拉NMOS管受到总剂量辐照发生损伤后,引起电路恢复时间和反馈时间的改变,并且恢复过程和反馈过程对SEU敏感性的贡献程度不同。以上模拟结果可为存储器件的抗辐射加固设计提供参考。     

高分辨率遥感小卫星微振动全链路集成建模与验证

为全面分析飞轮微振动对高分辨率光学遥感小卫星系统的不利影响,建立遥感小卫星光学–姿控–结构全链路集成分析模型,在设计阶段评估隔振系统对微振动的抑制程度,计算相机综合像移结果。首先,以飞轮扰振为输入建立两级隔振动力学模型;然后建立线性光学系统像移与镜体自由度的函数关系,构建卫星姿态控制系统简化模型,计算卫星在隔振下的姿态角速度稳态误差和像移;最后开展地面测量和在轨微振动校验。结果表明：集成分析模型计算的相机最大像移为0.129 8 px,卫星在扰振力矩作用下姿态稳定度为7.5×10^-6 rad/s;地面试验中相机像移频域单方向最大为0.114 8 px,姿态稳定度7.5×10^-6 rad/s;在轨成像相机像移频域最大为0.084 6 px,期间姿态稳定度达到7.0×10^-6 rad/s。建模计算和实际测试结果处在同一水平,验证了模型的有效性。     

空间科学任务协同设计过程优化

为了对概念设计阶段空间科学任务协同设计过程进行合理规划, 减少设计反馈, 降低系统耦合度, 提出了设计结构矩阵(DSM)过程建模和遗传算法(GA) 过程优化算法. 该方法采用DSM对空间科学任务设计活动序列进行建模, 通过DSM描述设计活动间的信息依赖关系, DSM上三角之和代表该设计活动序列设计反馈次数; 将 DSM对应的设计活动序列视为染色体, 采用GA进行序列优化, 最小化设计反馈次数. 通过过程优化算法获取最佳设计活动序列, 优化设计过程, 降低系统耦合度. 空间科学任务实例分析结果表明, 该方法能够有效应用于空间科学任务协同设计的过程建模和过程优化, 指导设计过程的制定.     

高性能纳米复合薄膜制备及其非线性光学性质研究

介孔薄膜是介孔材料中的一种重要材料形式.根据介孔基纳米复合薄膜制备科学及非线性光学性能研究现状,基于相似相容原理、离子交换、无电沉积、电沉积、沉积-沉淀等新方法设计在介孔薄膜中实现金属与半导体纳米粒子高效及高分散性组装的系列结果,重点分析了合成纳米复合薄膜材料的非线性光学性质,研究了外场环境,特别是强磁场条件下的热处理过程对纳米金负载介孔基纳米复合薄膜结构与非线性光学性质的影响.     

HINet： 一种面向冰雹识别的多源数据融合网络

冰雹天气具有突发性和局地性强,以及破坏力大的特点。尽管地面自动站、雷达和卫星等获取的观测资料在冰雹识别中发挥了一定的作用,但单一观测资料的局限性导致冰雹识别虚警率较高和准确率较低。因此,亟需构建基于多源高分辨率观测的冰雹识别技术。本文提出了一种面向冰雹识别的多源数据融合网络,该深度学习方法利用时空特征提取模块、多源数据特征融合模块和UCUNet（U Connection Unet,U形连接卷积神经网络）识别模块,充分挖掘冰雹发生时FY4B（风云四号B星）、天气雷达和数值模式等多源数据的时空特征,并创新地加入地形高度、坡度、坡向等作为冰雹识别因子。为评估所提网络方法的性能,本文进行了系列实验,并将实验结果与真实标签数据进行对比。结果显示,HINet（Hail Identification Net,冰雹识别网络）能够充分利用多源数据,在复杂地形条件下有效改善冰雹识别结果,在冰雹研究和识别中具有较高的准确性和实用性。     

基于湿热环境下的碳纤维复合材料力学性能研究及老化寿命预测

对T700/TDE-86碳纤维复合材料开展人工加速湿热老化试验,通过对比分析复合材料老化前后剖面形貌和物理化学特性,探讨了复合材料的吸湿扩散行为,研究了复合材料力学性能演变规律;并构建剩余强度计算模型,结合环境系数预测了湿热环境下复合材料的老化寿命。结果表明：复合材料吸湿率随老化时间延长而逐渐增大直至趋于平缓,符合Fick扩散定律;相对于未进行湿热老化的复合材料,经60℃、95%RH湿热环境老化后的复合材料各力学性能均有所下降,其中剪切强度最为严重,老化64 d后其强度下降率高达25%;基于剩余强度与环境系数预估的T700/TDE-86碳纤维复合材料寿命期限约为30年,为树脂基复合材料未来服役可靠性奠定了基础。     

热处理及晶粒组织对2A55超高强铝锂合金板材各向异性的影响

采用室温拉伸力学性能测试、X射线织构检测、EBSD分析等方法,对比研究了10 mm与2 mm厚度2A55超高强铝锂合金板材的平面各向异性,阐释热处理制度与晶粒组织对板材各向异性的影响。结果表明,热处理后板材屈服强度最高的取向为轧向（0°）与横向（90°）;Taylor因子能较好地预测固溶态与T6态时效板材屈服强度的各向异性,织构是平面各向异性的重要原因;厚板更高含量的织构与长条状的晶粒形貌导致其各向异性强于薄板;时效热处理使10 mm厚度板材各向异性减弱,使2 mm厚度薄板各向异性增强;T3态、T8态板材的各向异性分别强于T4态、T6态,时效前的预变形增强了板材的平面各向异性。     

甲醇和丙酮对酚醛树脂热解过程和成炭性能的影响

探讨了酚醛树脂的溶剂——甲醇和丙酮对酚醛树脂残炭率、热解过程及成炭性能的影响。结果表明,以甲醇为溶剂时,酚醛树脂残炭率比以丙酮为溶剂的树脂高5%以上,并且树脂的起始热解温度、热解峰值温度均远高于后者,热分解速度较小,热解过程平稳,有利于减少因气体挥发速度过快引起的体积收缩及与炭纤维之间的分层、开裂等现象。拉曼光谱和X衍射分析结果均证实以甲醇为溶剂时,树脂900℃碳化物的炭化程度约为丙酮的6倍,而有序性是其2倍多,甲醇溶解树脂的碳化物稳定性更高。