态势感知的概念与发展综述及微纳仿生态势感知系统的顶层设计

简要综述西方科技强国的态势感知概念、态势感知系统研发现状与应用、主要研发计划,总结其经验与教训,分析中国发展态势感知技术的迫切性与突破点.提供解决方案,介绍科研课题"微纳仿生空间态势感知器"中的态势感知概念、包括需求分析、模型设计、概要设计、应用设计的系统顶层设计内容.态势是指生物或系统对其内部状态和外部环境的"综合印象",包括自身状况和变化趋势、外部环境呈现出的某种状态和形势、发展趋势等.具有类似生物感知能力的态势感知器需要对自身状况、外界环境的多种物理量进行综合监测,其目的在于获取自身和环境的全面的、系统的信息.应用成熟的微纳米技术成果,以仿生学为主要理论导引,采用快速原型法设计开发基于微纳米技术和仿生学的态势感知器,可以广泛应用在太空、军事、环境保护、工业、消费电子等领域.     

便携式微振动可视化测量仪的设计与实现

针对微振动难以察觉、振动测量中接触式的电测法需要布置大量传感器、非接触式的光测法测量速度慢且价格昂贵的问题,设计了基于视觉的便携式微振动可视化测量仪。提出了基于盲源分离的灰度平均测量算法以提取振动信号,结合视频放大算法实现微振动可视化,并基于嵌入式开发平台将测量系统集成为便携式仪器。在试验中,良好的可视化效果和准确的测量结果验证了所提方法的有效性,可为振动测量中存在的问题提供新的解决思路。     

高速高压宽温域动压密封动环端面微变形及其改善方法

针对高速高压高温/低温工况下动压密封变形问题,以动压密封的典型结构为研究对象,考虑动环的支撑和约束,建立热固耦合分析模型,研究热载荷、力载荷和约束对动环端面微变形的影响,并提出动环端面微变形改善方法。结果表明:多载荷共同作用时,温差对动环端面微变形影响最大,其次是转速和压力;在2种情况下,动环端面微变形受温度值的影响很小,主要与温差有关;相比低温,动环端面微变形更易受高温的影响,单位温差的变形变化量为3~4倍;动环形心距旋转中心越远,动环端面微变形受转速影响越大,且呈抛物线关系;动环端面微变形与压差呈线性关系。对高速高压宽温域的动压密封,控制动环端面微变形,首先,应降低动环的温差;其次,若转速够高,应适当增加动环厚度,通过扩大形心变化区域能增加86%的动环端面微变形范围,若转速不够高,通过合理的结构设计约束动环内表面以控制动环翻转,最大能降低65.2%的动环端面微变形;最后,合理设计的轴向压紧力能进一步确保动环端面微变形维持在极小范围内。      

大厚度硅结构高精度干法刻蚀技术研究

增大敏感结构厚度是提高微机电陀螺性能的一个途径。对大厚度敏感结构,在刻蚀过程中易出现"长草"、"缩口"和"屋檐"等典型缺陷,同时刻蚀后侧壁垂直度、刻蚀均匀性较差,严重影响其尺寸精度。研究了刻蚀/钝化比、刻蚀阶段钝化气体通入时间和反应气体流量等工艺参数对刻蚀形貌的影响,提出了一种分步刻蚀的方法,获得了侧壁垂直度89.95°与片内均匀性3.4%的刻蚀结果。     

初始压力和狭缝高度对狭缝内起爆距离影响的实验

为获得狭缝内爆轰波起爆距离(DID)的变化规律,分别在宽度为10mm,高度为1.0,2.2,2.9,4.0mm,长度为1220mm的狭缝爆轰管内对不同初始压力下(5~45kPa)化学当量比的乙烯/氧气混气进行单次爆轰性能实验研究.根据烟迹法、高速摄影图片判定起爆位置,得到初始压力和狭缝高度对爆轰波起爆距离的影响规律.结果表明:①在初始压力为10~20kPa时,起爆距离随着狭缝高度增加逐渐缩短;②在初始压力为25~40kPa时,起爆狭缝距离随着狭缝高度变大先降低后增加,在初始压力为45kPa时,起爆距离随着狭缝高度增加而变长;③综合初始压力和狭缝高度的影响,初步得到起爆距离随初始压力和狭缝高度等参数变化的量纲归一化经验公式.      

悬吊式微低重力环境模拟技术研究现状与展望

宇航空间中的微低重力环境使得所处其中的航天器和宇航员表现出与在地面重力环境下不同的受力状态和动态性能,因此需要在地面对这种微低重力环境进行模拟。综述了目前常用的几种微低重力模拟方法,其中悬吊法因为模拟时间长、模拟范围大、不引入附加惯量的优势被广泛采用。从微低重力模拟原理角度对现有的悬吊式微低重力模拟系统研究成果进行了分类和国内外研究现状的综述。根据微低重力模拟的需求归纳了悬吊式微低重力模拟系统的2条设计准则和3个关键技术,详细综述了这3个关键技术的研究现状。探讨了未来悬吊式微低重力模拟系统设计方面和3个关键技术方面的发展趋势。     

面向机载应用的领域专用加速器研究

机载环境下数据处理规模的剧增以及人机混合智能的应用使得传统的以CPU 为核心计算单元的架构 已不能满足计算需求。在满足延时、精度等指标的情况下,选用高能效的处理器或处理器组合来快速准确地处 理这些数据成为机载计算领域面临的重要问题。按照常规处理器、领域专用加速器两大类型对各自主要代表性 处理器的架构特点进行了分析和总结,得出了各类处理器在机载情况下的主要适用场景和应用情况。根据领域 专用的设计思想开发了面向数据关联应用的专用加速器,对数据关联算法中的统计距离计算和分簇处理这两个 计算瓶颈进行了定制化的加速设计,并在基于FPGA 的平台上进行了测试验证,结果表明,加速器对于统计距 离计算的加速效果约为FT2000/4 单核性能的10 倍,对于分簇处理的加速效果约为FT2000/4 单核性能的3 倍, 整体运算速度相比FT2000/4 处理器的单核提升了5 倍。     

“天宫一号”目标飞行器表面污染物质沉积探测数据及分析

航天器进入空间环境以后,表面和内部材料通过解吸和放气过程会迅速释放出在地面环境和材料加工中所吸附的气体分子和颗粒,再沉积到航天器表面,形成污染物质层。这种现象会对航天器上一些技术分系统(如能源系统、光学遥感系统、温控系统等)产生程度不同的负面影响。"天宫一号"目标飞行器上携带了微质量计,首次在载人航天轨道上就位监测飞行器表面污染物质沉积及其变化,证实了这种污染现象和污染物质的存在。探测数据分析表明,飞行器表面污染物质沉积量随时间累积增长,在三次交会对接期间尤为显著,同时表面沉积量增长与温度呈负相关关系,姿态变换对其影响有待进一步讨论。     

微螺旋塑料零件成型工艺参数优化

对微螺旋零件进行了结构设计,并使用Moldflow软件仿真,根据注射情况对零件结构进行了调整,利用正交试验法,信噪比与方差分析获得了最优参数,并提出了高模温对比组验证了其优越性。本次设计在面对微塑件应用一般注射参数时较难成型的情况下,为微型塑件的结构设计及成型工艺参数优化提供了一定的参考意义。     

张秋禹 高分子材料专家

多年来,您对高分子复合材料领域进行了深入的研究,请您谈谈近年来的研究成果。张秋禹:近年来,我们课题组主要在微纳米尺度高分子复合材料的结构调控与性能、有序多孔功能高分子材料的结构设计和制备技术、有机无机杂化高分子功能性复合材料研究等领域开展研究。主要的研究成果有:(1)探索新的可控制聚合技术将高分子和