高功率波加热磁等离子体推力器研究现状与展望

波加热磁等离子体推力器具有适于高功率运行（约100 kWe～1 MWe）、高推力密度（约4×105 N/m2）、可变推力（约1～100 N）和可变比冲（约3 000～10 000 s）等优点,是适用于未来多种空间任务的高性能电推力器。结合波加热磁等离子体推力器的发展历程,梳理了近年来波加热磁等离子体推力器的国内外研究现状,总结了其发展面临的单程离子回旋共振加热、等离子体分离控制、强磁场中高密度等离子体诊断等理论问题,以及高效热管理、高功率射频电源等工程难点。最后,根据波加热磁等离子体推力器的特点,对其具体应用方向做出了展望。     

巨磁电阻材料(La1-xGdx)2/3Ca1/3MnO3的制备工艺及其结构研究

采用固相反应法制备巨磁电阻材料(La1-xGdx)2/3Ca1/3MnO3和La1-xZnxMnO3.La2/3Ca1/3MnO3样品在1200～1400 ℃等五个不同温度下烧结12h;(La1-xGdx)2/3Ca1/3MnO3(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)样品系列在1350℃下分别烧结12h和24h,另外样品La1-xZnxMnO3(x=0.1,0.5,0.9)系列在1350℃下烧结24h.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对各样品晶体结构和表面微观结构进行了研究.X射线衍射结果表明,所有样品晶体结构基本不变,保持钙钛矿结构(空间群为Pnma),但随着掺杂量的增加,样品(La1-xGdx)2/3Ca1/3MnO3和La1-xZnxMnO3系列的晶格常数和晶胞体积发生了变化,并且产生了杂质相,导致对结构很敏感的这些材料的磁电性能发生变化.扫描电镜结果表明,样品La2/3Ca1/3MnO3在1400℃时烧结效果最好.     

三机二冗余的实时嵌入式容错系统研究

在三机构成的冗余控制系统中,表决量及其表决器设计最为复杂,直接关系系统运行的可靠性.本文提出一种采用将三机中的一机作为表决器对另两机进行旁路表决和输出切换控制的冗余系统,可简化表决器的设计.同时消除系统中的单点故障模式,可应用于高可靠的实时嵌入式控制系统设计中.     

基于LQR的小卫星磁姿态控制设计

 研究仅采用磁力矩器作为执行机构的近地小卫星姿态控制问题。通过对刚体卫星的非线性动力学和运动学方程在平衡点处进行线性化处理,得到一个线性周期时变系统,应用线性二次最优调节器理论设计出最优磁矩控制律。最后针对某小卫星进行了仿真验证,结果表明所设计的最优控制律可以很好地完成三轴姿态稳定任务。     

基于非结构化单元的磁场及梯度模拟计算

在地球物理磁法勘探中,磁场及其梯度张量数据是磁法正反演及解释的重要基础.本文结合磁梯度张量解析解表达式,实现了一种基于非结构化四面体单元的磁场及梯度模拟计算方法,该方法弥补了传统方法难以处理任意复杂模型的缺陷,同时大幅提高了模拟计算精度.首先,采用非结构化单元剖分异常体可以显著地减小几何误差,更好地模拟带地形复杂模型.其次,采用新的磁梯度张量解析解表达式,其精度比传统的有限元、有限差分方法更高.本文设计了单个球体模型和组合体模型,模拟计算结果体现了该方法的适用性和准确性.     

高超声速飞行器尾喷管中磁流体发电机性能数值研究

高超声速飞行器因无涡轮而失去发电能力，利用尾喷管中磁流体（Magnetohydrodynamic,MHD）发电机进行发电可以有效解决这一问题。本文采用Fluent商业软件对高超声速飞行器尾喷管中MHD发电机的性能进行了数值研究。研究发现，当磁流体发电通道入口气体的马赫数设置为1.1时，入口气体的马赫数被迫降低至亚声速时，其才能流进通道，但气体的速度沿流向不断上升，并在发电通道出口处达到当地声速。局部磁场使MHD发电机两端出现了端部效应，导致MHD发电机的进出口附近产生了涡电流，进而降低了MHD发电机的性能。在端部效应和MHD射流效应的耦合下，发电通道流向横截面中心的气体总焓沿流向非均匀下降，在发电机入口电极处，其总焓略有增加并达到最大值；在发电机出口电极处，其总焓出现一极小值；横截面上气体总焓的平均值沿流向却均匀下降。不同电极对数的MHD发电机的数值结果表明，分段电极法拉第型MHD发电机的电极对数越多，MHD发电机内的霍尔效应越弱，焓提取率与发电效率越高。当6对电极的MHD发电机分别忽略和考虑霍尔效应时，其焓提取率相差了0.05%，发电效率相差了6.5%。     

IFB不确定性对双频码载分歧监测的影响分析

码载分歧（CCD）监测器是卫星导航地基增强系统（GBAS）引入的完好性监测器之一，用于监测码伪距与载波相位观测值之间的不一致性。双频平滑技术的引入改变了CCD监测器的检验统计量等参数，进而影响了监测性能。针对双频GBAS中存在的频间偏差（IFB），基于北斗双频观测数据，分析IFB不确定性对于双频码载分歧监测性能的影响。研究结果表明:在IFB不确定性的影响下，监测器的阈值增大了26.1%，导致其在发生CCD故障情况下的漏检率显著增大，最小可检测故障值增大了26.9%，监测器的灵敏度降低；最坏情况下系统完好性损失概率从低于10-14增大到接近10-8，同时机载端为满足漏检率性能安全要求所引入的延迟值更大，导致CCD监测器的故障响应变慢，双频GBAS的完好性受到影响。     

GEO星弹双基SAR多普勒分辨率特性分析

通过对地球同步轨道（GEO）卫星运动特点的分析，阐明其对多普勒分辨率的影响。传统的双基合成孔径雷达（SAR）多普勒分辨率表达式由于不考虑雷达平台加速度矢量带来的影响，并不适用于GEO星弹双基SAR系统。根据收发平台的双曲线轨迹对目标的回波多普勒特性影响，首先利用梯度方法推导了GEO星弹双基SAR系统的多普勒分辨率表达式；随后详细地分析了GEO卫星与导弹的空间几何关系及多普勒参数，特别是加速度矢量对多普勒分辨率的影响。仿真结果验证了所推导多普勒分辨率表达式的有效性，其有助于双基SAR理论系统完整性的提高，为后续系统设计及应用实践提供理论支撑。     

磁畴重排现象及其对剩磁法检验的影响

结合磁粉检验的实际情况介绍了特殊情况下的磁畴重排现象,指出由于磁畴重排现象的存在,某些情况下仅根据材料剩余磁感应强度和矫顽力的大小来决定是否可采用剩磁法检验还不够,还应考虑由几何形状引起的磁畴重排影响,并在此基础上分析了磁畴重排现象产生的原因及其对剩磁法检验的影响。     

广义拉格朗日乘子MHD方程组的两类逆风分裂格式

开发高性能的磁流体力学数值模拟方法是提高空间天气数值预报研究的一个重要方面.有限体积法的逆风分裂格式具有良好的间断捕获能力，Steger-Warming和AUSM（Advection Upstream Splitting Method）是逆风分裂格式FVS（Flux Vector Splitting）方法中具有代表性的两种格式.采用这两种格式求解具有伽利略不变性的扩展型广义拉格朗日乘子磁流体力学（EGLM-MHD）方程组，对Orszag-Tang涡流问题和三维爆炸波问题进行数值模拟，结果表明两种格式均能得到稳定精确的数值结果.与Steger-Warming格式相比，AUSM格式产生的磁场散度误差更小，计算速度更快.