热致混合式转子变结构与动力学特性

航空发动机、汽轮机等大型旋转机械多运行在复杂多变的高温环境中,机组主转子系统在工况下因热膨胀而产生结构变化,进而影响运行特性。首先,考虑盘鼓混合式旋转构件与转轴相比具有高刚度特点,将其结构简化并建立单厚盘转子动力学模型;其次,针对热膨胀引发的系统变结构特征,以曲线拟合结合Hermite插值法描绘出圆柱厚盘窜动到任意位置时的转轴弯曲情况,根据弯曲轴所储存的弹性势能运用数值方法折算出对转盘所提供的恢复力及转轴的弯曲恢复刚度;最后,通过数值分析热膨胀诱发的轴向窜动对厚盘转子系统进动频率、临界角速度和振动响应幅值等动力学特性的影响,验证了热膨胀诱发的转轴窜动因素是影响厚盘转子系统动力学特性的主要因素之一。      

量子真空标准研究进展

2018 年,国际计量局将对国际单位制7 个基本量进行重新定义或重述。基于光学方法的真空计量新方法、新概念进一步发展,促进真空计量标准向量子化迈进,对真空基本量复现以及今后真空国际单位制的重新定义（由压力的SI 单位帕斯卡（Pa）向气体密度单位（mol/m3 或分子个数/m3,变化）具有重要意义。与传统计量技术相比,利用光学方法所建立的量子真空计量标准具有不需要自校、溯源链零长度、响应快、准确度高、可在多个地点及不同时间复现等优点,为真正意义上的绝对原级标准。本文介绍了美国国家标准与技术研究院（NIST）、德国联邦物理技术研究院（PTB）及瑞典国家测试和检定研究院（SNTRI）等机构开展的基于折射率、吸收光谱、冷原子3种光学方法的新一代量子真空计量标准研究进展,对原理、关键技术及难度挑战进行了阐述和分析。     

三角形电极离子阱单向出射及高阶场影响的理论模拟研究

为了扩展离子阱质谱仪在航天领域中的应用范围,本文利用模拟研究方式来提高三角形电极线性离子阱（Triangular-electric linear ion trap,TeLIT）的离子检测效率。本文利用模拟软件SIMION和AXSIM进行理论模拟,采用施加不对称射频电压的方式,研究TeLIT离子单向出射,并通过改变电极角度α来探究高阶电场成分对离子单向出射性能的影响。实验结果表明：当α取目前报道的最优参数140°时,在射频电压差Δ=20%处,获得的离子单向出射率可达89.5%。而当α=135°时,获得的最高离子单向出射效率接近95%,优于TeLIT最优参数α=140°时的出射率。此外,本文还讨论了不同α情况下,获得最高出射效率时,模拟质谱峰的质量分辨率,结果表明扫描速率约为1 500 Th/s时,α=135°时获得的质量分辨率可达2 500。     

若干周期性复合材料结构数学均匀化方法的计算精度

数学均匀化方法(MHM)一般需要通过有限元方法(FEM)来实现,摄动阶次和单元阶次直接影响计算结果。在解耦格式中,各阶摄动位移是相应阶次的影响函数和均匀化位移导数的乘积。单元阶次的选取取决于影响函数和均匀化位移的精度要求,而摄动阶次的选取则主要依赖于虚拟载荷的性质和均匀化位移各阶导数的计算精度;针对周期性复合材料杆的静力学问题,在施加不同阶次的载荷时,通过选择合适阶次的单元和摄动阶次得到了精确解。使用类似的方法研究了2D周期性复合材料静力学问题,指出了四边固支作为周期性单胞边界条件以及宏观位移求导精度对计算结果将有很大的影响。强调了二阶摄动对数学均匀化方法计算精度的作用;在数值结果中,应用最小势能原理评估了各阶摄动数学均匀化方法的计算精度,数值比较结果验证了结论的正确性。     

用于铷原子磁光阱的超高真空系统设计

上抛式冷原子干涉重力仪,以Rb原子作为操控介质,使其在二维磁光阱中被冷却,在三维磁光阱中装载并在干涉区内实现探测。根据重力仪对真空系统的特殊要求,对真空系统的结构和参数进行设计,完成真空泵、真空腔室结构及光学玻片等关键部件的选型及设计,设计出结构紧凑实用的超高真空系统。在后期磁光阱的装配中,提出了相应的关键工艺技术,实现了超高真空系统的组装搭建。通过差分管的设计,二维磁光阱的真空度控制在10-6Pa,三维磁光阱的极限真空度达到10-8Pa。     

量子阱和碲镉汞红外探测器性能的对比分析

红外（ＩＲ）探测器技术对弹道导弹防御的各个方面的都是至关重要的。传统的材料系统,象锑化甸（ＩｎＳｂ）、硅化铂（ＰｔＳｉ）、碲镉汞（ＭＣＴ）和砷掺Ｓｉ：Ａｓ）占据了红外探测领域。但随着监测探测器和拦截导引头的引进,要求在中波（ＭＷ）、长波（ＬＷ）和超长波（ＶＬＷ）红外波段具有大面积、高无效性和多色（或多光谱）红外焦平面阵列器件。建立在晶格匹配基础上的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ和应变层ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ     

量子阱激光器的Pspice电路温度模型

在考虑量子阱激光器的温度特性基础上,对激光器的速率方程进行了适用性修正,增加了与温度相关的势垒区的辐射复合电流I_br、非辐射复合电流I_bnr和有源区的非辐射复合电流I_wnr、俄歇复合电流Ia等项,并根据修正后的速率方程得出了量子阱激光器的大信号等效 Pspice电路温度模型和直流稳态工作时的等效Pspice电路温度模型,然后采用GaAS/AlGaAS 量子阱激光器,根据量子阱激光器直流稳态工作时的等效Pspice电路温度模型对量子阱激光器的输出光功率、驱动电流和结点温度之间特性进行了模拟,得出它们之间的关系曲线.     

国外空间原子钟发展研究

空间原子钟包括磁选态原子钟、脉冲光抽运原子钟、相干布居囚禁原子钟、离子阱原子钟和冷原子钟。文章介绍了这5类空间原子钟的发展情况,其中:磁选态原子钟是当前卫星导航系统广泛采用的空间原子钟;脉冲光抽运原子钟已经在美国GPS-3卫星上应用;相干布居囚禁原子钟是脉冲光抽运原子钟的一种特例,其优势在于体积小、质量小、功耗低;离子阱原子钟具有很高的精度,目前其天稳定度已经达到10~(-17);冷原子钟基于近绝对零度下原子的物理特性和量子光学测量技术,具有极高的准确度和稳定度,发展与应用前景广阔。分析了空间原子钟的发展趋势,如激光冷却、量子频率光学测量与环境控制,将成为空间原子钟发展的支撑性关键技术。针对我国空间原子钟的发展现状和技术水平,提出了挖掘现有原子钟潜力、瞄准原子钟前沿技术等建议。     

不规则形状小行星引力环境建模及 球谐系数求取方法

在实施小行星探测任务之前,需要对不规则形状小行星的引力场有一个清楚的认识,以便于进行环绕或着陆小行星的轨道设计。文章提出了一种小行星引力场建模及球谐系数的求取方法。首先,由多面体模型方法重构出小行星外部的引力环境并以此作为虚拟观测量。在此基础上,根据球谐系数与引力势能间的关系,通过求解超定线性方程组得到小行星引力场的各阶次球谐系数。与传统的将小行星近似成三轴椭球体进而计算球谐系数的方法相比,该方法可大幅度提高引力场建模的精度。通过与由NEAR探测器轨道数据解算的Eros433小行星的球谐系数比较表明,其最大误差不超过6%。计算表明,该方法可以为小行星探测任务发射前的轨道设计提供更为精确的数据。     

自然形高空气球上升过程形状预测

为研究高空气球在上升过程中的形状变化以及蒙皮应力分布情况，并给气球的结构设计以及强度设计提供一定依据，本文建立了气球上升过程中的热力学模型，同时基于高空气球蒙皮材料具有非线性、黏弹性、各向异性和不能抗压等特点，通过简化气球几何模型，采用最小势能法预测自然形高空气球上升过程中的形状，并分析了气球上升过程中的应力分布情况，气球的应力极值出现在气球顶部和底部，而经向应力的数量级远大于纬向应力；还对比了不同充气量下、不同时刻下气球形状及应力分布情况，为气球设计及工程应用提供了有效计算 方法。