A material experiment for small satellites to characterise the behaviour of carbon nanotubes in space – development and ground validation

Over the last years, Carbon Nanotubes (CNT) drew interdisciplinary attention. Regarding space technologies a variety of potential applications were proposed and investigated. However, no complex data on the behaviour and degradation process of carbon nanotubes under space environment exist. Therefore, it is necessary to investigate the performance of these new materials in space environment and to revaluate the application potential of CNTs in space technologies.Hence, CiREX (Carbon Nanotubes – Resistance Experiment) was developed as a part of a student project. It is a small and compact experiment, which is designed for CubeSat class space satellites. These are a class of nanosatellites with a standardized size and shape. The CiREX design, electrical measurements and the satellites interfaces will be discussed in detail. CiREX is the first in-situ space material experiment for CNTs.To evaluate the data obtained from CiREX, ground validation tests are mandatory. As part of an extensive test series the behaviour of CNTs under solar ultra violet light (UV) and vacuum ultraviolet light (VUV) was examined. Single-walled carbon nanotubes (SWNT), multi-walled carbon nanotubes (MWNT) and MWNT/resin composite (ME) were exposed to different light sources. After the exposure, the defect density was investigated with Raman spectroscopy. There is a clear indication that UV and VUV light can increase the defect density of untreated CNTs and influence the electrical behaviour.     

高速飞行器非视距短波通信的可行性验证飞行试验

当高速飞行器处于失稳失控等紧急情况时，现有航天器测控方法可能面临地面站天线无法及时跟踪和对准飞行器的问题，这将导致测控通信链路的中断，无法传输紧急的安控遥控指令。为了在飞行器失稳失控、非视距通信时与地面站维持通信，提出将短波通信应用于高速飞行器测控通信系统的应急通信，并进行非视距短波通信的飞行试验以验证方法的可行性。在试验中，地面站发射7 MHz的短波信号，高速飞行器内部安装的交流磁场计用于接收短波信号，获得了短波的磁场强度与飞行环境的本底噪声。试验结果表明，随着飞行器海拔的增加，磁场强度减小，高速飞行器始终能在非视距和天线不对准的情况下接收到短波信号，证实了短波应用于高速飞行器应急通信的可行性。试验是进一步验证高速飞行器在远距离、超视距以及拒止环境下应急通信的技术基础，同时，也为高速飞行器短波通信系统的研制提供重要的数据支撑。     

带五分量抑制机构的高精度滚转力矩测量技术

滚转通道是飞行器控制的重要通道,且在试验中滚转单元受天平其它元干扰较大。为了准确测量滚转力矩,特别开发了带五分量抑制机构的高精度滚转测量技术。该技术设计原理是通过带机械深沟球轴承的抑制机构对除滚转力矩外的五个分量进行抑制。该技术一方面具有较高的滚转力矩测量灵敏度,另一方面能够有效抑制除滚转力矩外的其它五个分量,从而得到准确滚转力矩信号。     

复合涂层刀具钻削高温合金Inconel 718钻削性能研究

高温合金Inconel 718是一种典型的难加工材料,本文利用DEFORM-3D软件对无涂层、TiC单涂层和TiC/Al₂O₃复合涂层硬质合金刀具进行钻削高温合金Inconel 718的仿真分析,研究在不同钻削条件下复合涂层刀具的切削性能,并进行钻削实验进行验证。结果表明：TiC/Al₂O₃复合涂层刀具能有效降低钻削轴向力和钻削温度,其轴向力降低幅度最高为20%,钻削温度最高降低了35%。通过钻削实验验证了仿真模型的准确性,可为实际钻削加工高温镍基合金Inconel 718中选择涂层种类及钻削参数提供参考。     

充气机翼保形设计与气动特性分析

充气机翼是一种典型的柔性充气结构,涉及到变形无人机前沿技术,未来可应用于折叠飞机、科学实验研究飞机、探测火星等其他行星的飞行器。依据内切圆逼近翼型方法,通过静力学进行保形证明,以NACA0018为原型翼型,设计不同内切圆数目逼近的充气机翼,利用CFD方法对所设计的充气机翼进行气动特性分析,研究不同充气机翼的气动特性和优劣性,初步掌握内切圆逼近翼型保形方法的基本性质。最后进行充气机翼的样机制作,并通过飞行试验演示验证充气机翼的飞行性能。结果表明:在低速飞行条件下,充气机翼升力系数较标准翼型有所损失,并且随内切圆数目变化不明显,基本达到标准翼型的80%左右,阻力系数变化较为明显,几乎比标准翼型增加了1.0~1.5倍。     

不同主流速度下障碍涡脱落冷流实验研究

采用冷流试验系统研究了不同主流速度对压强振荡的影响,并通过在流场中加入示踪粒子,且运用连续片光流动显示技术和高速数字摄像技术获得了试验器中流场的旋涡运动情况.实验结果表明,随着主流速度的增加,旋涡脱落的频率相应升高.同时,对比压强测试结果与高速摄影结果,发现当旋涡脱落的频率接近实验器声场的某一阶固有频率时,就可能引起压...     

空气动压探头的动态响应研究

本文采用动力类比法对用于核爆炸测量的空气动压探头的动态响应进行了理论分析,并对探头的三个压力量程计算了总压边和静压边进气管道中的阻尼孔直径和动压波形的上升时间。分析计算表明,在探头的三个系统中,电学系统对动态响应的影响可忽略不计;力学系统的影响也是较小的;对动态响应起主要作用的是声学系统(即管道空腔系统)。在直径为130mm 激波管中进行了全尺寸探头的动态响应实验。实验表明,阻尼孔直径和波形上升时间的实验值与计算值符合较好。此探头曾多次用于我国大气层核试验测试中。从核爆炸和激波管实验中测得的空气动压波形可看出,它们的前沿都是很好的,这反映出此探头具有良好的动态响应特性。     

低温推进剂输送与预冷系统间歇泉不稳定性数值模拟研究

针对低温推进剂（液氧）输送与预冷系统间歇泉不稳定性进行了模拟与数值试验研究。分析与验证了连接液氧贮箱的底端封闭垂直管路的典型间歇泉不稳定过程,对经验Murphy曲线进行了检验。针对自然循环型的低温推进剂输送与预冷系统不稳定性及典型间歇泉的发生,进行了稳定域的计算与影响参数分析,研究了过冷度、输送管漏热、发动机进出口阻力、回路高度,以及回流管漏热（保温状况）对各域边界的影响。     

液体火箭发动机水击特性仿真及试验研究

建立了液体火箭发动机水击压力的模型,进行了数值仿真和试验对比分析,研究了影响液体火箭发动机水击压力的影响因素,讨论了发动机关机后推进剂管路的压力瞬变特性,从而验证了数值模拟的正确性。     

量子光谱成像技术及其在对地观测中的应用前景

综述了量子光谱成像技术的发展概况,简述了量子光谱成像原理的理论,详细介绍了纠缠双光子源的鬼成像,亚波长干涉以及热光的无透镜成像和热光的非定域双缝干涉实验及其原理。最后对量子光谱成像技术在未来的军用和民用对地观测的应用方面做出了展望。