空间中子辐射及其测量技术

空间辐射环境包含大量高能带电粒子,其与航天器的结构材料相互作用会产生次级中子辐射,由于这些中子的平均品质因子是带电粒子的约4~5倍,因而对生物组织的剂量当量相对贡献更大。由于中子与物质的作用机制更为复杂,测量难度大,使得准确测量空间中子注量及其剂量当量贡献成为空间辐射剂量学中最具挑战性的工作之一。主要介绍了空间中子辐射的产生机制以及国外相关测量方法及其相关校准技术的研究状况。     

电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法

为减小外场环境温度的影响,提高电磁兼容性(EMC)测试设备的测量精度,提出了一种电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法.首先,根据1m距离两天线校准原理,理论推导了近场情况下采用透波材料制作的温控装置对接收天线接收特性的影响,结合仿真分析与试验结果,验证了使用温控装置带来的测试误差可控制在允许的范围内.然后,在此基础上,通过实际测试获得了典型天线的天线系数随温度的变化规律及误差修正曲面.最后,采用对比标准条件下和开阔试验场条件下的测试结果的方法来验证该方法的有效性.结果表明,在保证测量精度的前提下,通过天线系数温度误差修正,可将天线的使用环境温度扩展到-40~+50℃,进而减小外场试验测试误差.适用于双锥、对数周期和双脊喇叭等天线的天线系数温度误差修正.      

基于系统函数优化的非规则天线阵列综合孔径辐射计亮温反演算法

为改善非规则天线阵列综合孔径辐射计反演图像质量,提出了基于系统函数优化的亮温反演方法。通过优化非规则天线阵列的系统函数,消除单元天线非规则排列对系统性能的影响,并在优化过程中引入正则化,稳定反演图像。为补偿正则化引起的反演图像质量损失,在反演算法中引入了迭代运算。仿真结果表明:所提出的反演算法能有效改善非规则天线阵列综合孔径辐射计的亮温反演图像质量,可应用于基于小卫星编队的分布式综合孔径遥感图像反演中,并能为基于小卫星编队的分布式综合孔径阵列优化提供理论基础。     

空间微小颗粒对卫星光学器件的污染研究

空间微小颗粒以低于临界黏附速度撞击卫星光学镜头时会附着在其表面,当大量的微粒黏附在卫星镜头上时会影响镜头的探测性能。精确计算临界黏附速度及找出影响临界黏附速度的因素对研究空间污染效率有着重要意义。在简化的EA模型的基础上,文章仿真分析了铜和石墨微粒撞击卫星镜头过程中的黏附力和临界黏附速度。结果表明:镜头表面粗糙度修正系数CR是影响黏附力和临界黏附速度的重要参数;在相同条件下,虽然石墨微粒受到的最大黏附力比铜微粒的小,但石墨微粒的临界黏附速度比铜微粒的高,说明石墨微粒更有可能黏附于镜头表面。     

固体发动机包覆层与推进剂界面脱粘裂纹稳定性分析

为了判断固体发动机药柱包覆层与推进剂界面脱粘裂纹在燃气内压和轴向过栽联合作用下的稳定性,以翼锥药型并含前后伞盘的固体发动机为例,应用有限元方法,建立界面脱粘的三维有限元计算模型,在界面脱粘裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟裂纹扩展。通过在包覆层与推进剂界面上设置不同深度的脱粘,分别计算不同深度时脱粘裂纹的应力强度因子,得到裂纹应力强度因子随脱粘深度的变化规律,由此判断裂纹的稳定性。     

空间辐射场中高能Fe离子微剂量学分析

Fe离子是空间辐射场中备受关注的重离子之一,其等效剂量、生物效应等构成载人航天的主要危险。文章通过计算等效组织正比计数器对高能Fe离子的响应,模拟其在等效组织中的线能微剂量学量。计算得到的结果与实验结果基本符合,偏差不超过10%;在此基础上,考虑TEPC(组织等效正比计数器)对银河宇宙射线中能量范围在90～1000 MeV/u的Fe离子的响应,得到其线能量为80～600keV/μm,最大值在100～150keV/μm之间;通过公式计算得到100～200keV/μm线能量对应的射线品质因数高于25,将产生相当高的生物效应。     

基于相似电子产品信息的可靠性评估方法

对于需综合考虑新产品与历史产品多种相似性与相异性的电子产品可靠性评估问题,提出了一种适用于多批次电子产品的可靠性评估方法。基于产品的多种相似信息,通过引入非平权系数法,提出了一种基于特征属性方差检验的继承因子确定方法,解决信息融合问题。算例验证表明,此方法能够实现对具有多相似性和相异性信息的电子产品进行有效的可靠性评估,确定的继承因子更加科学合理。     

高温气流温度传感器测温偏差关键影响因素分析

为建立航空发动机高温气流温度传感器的数学模型,并给出其典型推荐结构,对高温气流温度传感器在热校准风洞上进行校准,得到不同温度传感器在不同工况条件下的测温偏差,并针对屏蔽罩长径比、冷却介质量、偶丝材料、传感器结构、外壳冷却方式以及偶丝倾角等关键影响因素,对其影响机理进行分析,得到了温度传感器测温偏差的影响规律。结果表明,采用大长径比、单屏蔽、干烧式结构,增大偶丝倾角,采用低导热系数的偶丝材料、以及减少冷却介质量,均可减小温度传感器的测温偏差,当长径比≥5时,温度传感器在1300℃以下的相对测温偏差不超过2.2%。     

具有边缘倒圆凹陷涡发生器换热性能实验

使用瞬态液晶(TLC)热像传热测试技术,对具有边缘倒圆的凹陷涡发生器局部传热特征和流动阻力进行了实验研究。凹陷边缘倒圆方案有2种:凹陷前边缘倒圆和凹陷边缘全部倒圆。凹陷的投影直径与通道高度比为1.0,凹陷深度与直径比为0.2,实验雷诺数范围为10 000~60 000。实验结果表明,在选取的雷诺数下,相比于光滑通道,边缘无倒圆的常规球型凹陷涡发生器阵列表面对流换热性能提升了约62.0%,相应的摩擦因子也增大了约73.0%。与无倒圆的常规球型凹陷涡发生器相比,边缘全倒圆的凹陷涡发生器换热性能提升了约3.6%,摩擦因子降低了约4.6%;前边缘倒圆的凹陷涡发生器换热性能提升了约11.0%,摩擦因子提高了约5.2%。综合看来,边缘倒圆使得凹陷涡发生器内部表面传热更加均匀;前边缘倒圆的凹陷涡发生器综合换热性能最高,比边缘无倒圆的常规凹陷涡发生器高出约9.6%;而边缘全部倒圆的凹陷涡发生器的综合换热性能比常规凹陷涡发生器高出近4.4%。     

旋转状态下叶片振动应力的断口反推法

 提出了一种确定航空发动机叶片振动应力的新方法——断口反推法。该方法依据断裂力学的基本原理,从叶片实际断口测得裂纹疲劳扩展速率 da/d N值,并利用材料的裂纹扩展速率 da/d N同裂纹应力强度因子幅值 ΔK之间的关系,确定出叶片在振动应力作用下的振动应力强度因子;然后采用有限元数值计算方法对叶片进行静力分析、模态分析及裂纹应力强度因子计算,最后反推出叶片在旋转状态下振动应力值的大小。该方法根据叶片的实际断口情况计算出叶片在断裂之前的振动应力值,对于叶片的故障分析及故障排除将具有重要的意义。