基于吩嗪类分子的锂离子电池性能与储能机理研究

能源是人类社会发展的基石,开发和利用可持续性的清洁能源对于全世界人民的生存和发展尤为重要。可反复充放电的锂离子电池由于其循环寿命长、无记忆效应和适宜的能量密度或者功率密度等优点,在新能源电动汽车、可携带电子器件以及航空航天等领域得到了广泛应用。受具有氧化还原活性的微生物产物启发,开发了基于吩嗪(PHN)活性中心的PHN类化合物正极材料。通过光谱测试深入分析了PHN分子的电化学过程,揭示了PHN分子的储锂机制。最后通过合理的分子工程设计,开发了基于PHN衍生物的2,3-二羟基-1,4-吩嗪二酮正极材料,并展示了2.5 V的高电压和300 mAh/g的高比容量,其比容量超过了现有商业化无机正极材料。本文不仅提供了一种极具竞争力的电化学储能材料,并且对其他有机电极材料的开发和改性具有一定的借鉴意义。     

船舶混合动力系统与智能能量管理控制策略研究进展

开发新型动力系统和智能控制策略是解决节能减排的重要技术方向。本文首先对混合动力系统的配置和拓扑结构进行归类与比较，对控制策略中涉及的智能算法进行归纳和总结；其次，对新型动力船舶在动力系统和控制算法使用情况进行阐释；最后，从不同角度对混合动力系统以及能量管理系统的发展趋势进行展望，为绿色船舶混合动力系统开发以及能量管理系统的研发提供了参考依据。     

CFRPs电火花加工热影响区抑制方法

电火花加工(EDM)碳纤维增强树脂基复合材料(CFRPs)的可行性已经得到了验证，但是电火花加工是热加工，电火花加工的工件表面存在热影响区，它是影响CFRPs电火花加工表面质量的重要因素。对晶体管脉冲电源条件下电火花加工CFRPs热影响区的抑制方法进行了研究，在单个脉冲放电能量相同的情况下，对不同放电能量施加方式下的热影响区进行了仿真与实验对比研究，结果表明在相同的放电能量下，较高的放电功率有利于减小热影响区，并可提高加工速度；相比于负极性加工，正极性加工热影响区较小。     

大功率点火能量测试台

针对被测的大功率点火器,用工控机、霍尔电流传感器、数字示波器及高压探头,构建了点火能量测试台。重点考虑了抗电磁干扰设计,用LabVIEW语言编制了软件,用数值积分算法计算功率和能量。测试台功能齐全,使用方便,测试结果准确可靠,适用于飞机、汽车、电器产品等各类点火器的点火能量测试。     

基于E×B探针系统的霍尔推力器束流特性分析

为探究霍尔推力器羽流中各价态离子能量分布，并以此为依据评估推力器性能，根据Wien条件，设计了一种用于测量稀薄等离子体羽流场不同电荷状态离子分布的E×B探针系统。基于对探针最大输入角离子的运动分析，推导了仅与探针结构参数相关的能量分辨率关系式，并以此为依据设计了探针，使用该E×B探针系统对200 W量级霍尔推力器进行羽流离子成分诊断。分析结果表明:距离推力器出口500 mm处，在中轴线角度0~20°内，单电荷氙离子Xe⁺比例分数为90.42%~94.25%，对应的Xe²⁺比例分数为9.58%~5.75%;随着角度的增加，Xe⁺比例分数减少，Xe²⁺比例分数增加，平均电荷增加;推力器的电荷利用效率、电压利用效率分别为99.38%、86.95%。该探针系统的测量结果可为分析推力损失和优化推力器性能提供参考，并可为羽流仿真提供验证。     

热梯度环境下梁高频振动的能量流模型

航空航天领域中的结构常由于高速飞行时的气动加热等因素在内外表面形成明显的温度差异，结构内部也常因此存在温度的梯度分布。为分析含有温度梯度的梁在高频激励下的动力学响应，建立了热梯度梁的能量流模型。首先通过求解热传导方程得到了梁内的温度场。然后考虑温度场对材料属性的影响，确定了梁的物理中性层以消除拉伸-弯曲变形耦合。基于哈密顿原理建立了梁的弯曲变形控制方程，进而得到了梁弯曲变形的波动频散关系。进一步推导得到了周期平均与局部空间平均后梁振动能量密度与能量流之间的关系，通过任意微元体内的能量平衡关系得到了热梯度环境下梁的能量流模型。与基准解的对比表明，建立的能量流模型能得到热梯度梁在高频激励下较为准确的振动能量分布情况。     

RLV双层迭代末端能量管理段轨迹设计方法

针对可重复使用运载器末端能量管理段初始状态存在大范围摄动问题，提出一种双层迭代末端能量管理段轨迹设计方法。首先，将地面轨迹设计问题简化为求两直线公切圆问题，仅需改变单一参数即可大范围调节航程，得到可行地面轨迹；针对纵向平面，提出双层迭代轨迹设计算法，内层迭代剖面参数保证飞行器满足末端状态约束，外层迭代地面轨迹参数改变航程。然后，提出了制导方法和双层迭代校正算法，并开展了仿真计算及分析。研究结果表明，在初始状态存在大范围散布情况下，所提算法均可得到满足需求的地面轨迹和纵向剖面参数，保证飞行器顺利到达自动着陆窗口，末端状态误差较小，具备较强的鲁棒性。     

大气层内固体火箭多约束鲁棒三维能量管理制导

针对固体运载火箭大范围精确调节终端约束的要求，提出一种新型的大气层内鲁棒三维能量管理制导方法，通过在线规划侧向速度能力曲线消耗剩余发动机能量。将终端约束表示为关于攻角和速度能力曲线参数的方程组，将闭环制导问题转化为方程组的求解。针对飞行过程中的动压、过载，以及控制变化率等过程约束，构造了攻角和速度能力曲线的可行边界。针对气动系数和发动机参数的不确定性，采用容积卡尔曼滤波器对不确定性进行辨识。仿真结果表明，与模型预测静态规划算法和改进粒子群算法相比，本算法的终端速度调节范围、鲁棒性以及计算效率大幅度提高。     

飞艇超级电容储能系统仿真分析

针对飞艇大功率设备起动时低压直流电网压降问题,对基于超级电容储能装置的供电系统进行研究。利用超级电容储能装置大电流放电特性,完成大功率用电设备启动,平衡母线电压。使用matlab/simulink建立电源系统模型和储能装置模型并进行仿真验证,结果表明该方法提高了低压直流供电系统瞬时大电流放电的能力,保证系统的运行稳定性。