NASA在声振领域研究的新成果

近年来在航天工业中声振已产生了许多重要进展。本文介绍了在NASA格伦研究中心所完成的工程项目中在声振领域取得的一些成果。     

极化敏感均匀圆阵中PARAFAC信号检测算法

分析了极化敏感均匀圆阵接收到的信号,该信号具有三线性模型特征。提出了极化敏感均匀圆阵中平行因子信号检测算法。该算法利用三线性交替最小二乘（TALS）算法估计出信源矩阵,然后对其进行判决。仿真结果表明;该算法误码率性能接近于非盲解相关方法;与非盲解相关方法相比,在较高的SNR情况下误码率相差不到2dB;且在阵列扰动情况下仍具有较好的误码率性能。该算法无需空域信息和极化信息,是一种盲鲁棒方法。     

基于MIV的碳钢大气腐蚀速率影响因子权重分析

通过平均影响值（MIV）影响因子权重分析算法,以碳钢Q235、Ste355、St12和Q450腐蚀速率的暴露时间、气候因素和环境因素数据为依据,以|MIV|值为评价依据,定量分析15种影响因子（暴露时间、平均温度、平均相对湿度、日照时数、降水量、平均风速、海盐粒子浓度、SO₂、HCl、NO₂、H₂S、硫酸盐化速率、NH₃、降尘量-非水溶性、降尘量-水溶性）对碳钢腐蚀速率影响的权重大小。结果表明: 当MIV调节率从5%逐步递增至25%时,同种影响因子对腐蚀速率的影响权重变化不大,但4种碳钢对各影响因子的敏感度略有不同;气候因素对腐蚀速率影响最大,其次为暴露时间,环境因素中SO₂和降尘量对腐蚀速率影响较大;平均相对湿度、日照时数、平均温度是影响腐蚀速率最主要的3个因子。      

谐振式微光学陀螺标度因数及其非线性度分析

谐振式微光学陀螺(RMOG, Resonator Micro-Optic Gyro)输出标度因数非线性度在大角速度应用时变得明显,影响陀螺性能.理论分析了RMOG中频率调制偏置量对标度因数及其非线性度的影响;根据RMOG谐振腔的谐振输出特性,仿真计算了输入角速度范围内的理论标度因数及其非线性度.利用已知的温度性能测试结果建立了标度因数温度误差模型.搭建RMOG实验系统,实际测量输出标度因数~0.95.模拟和实际转动实验得到±500(°)/s范围内标度因数非线性度分别为6.88×10^-4和0.93%,表明通过有效消除环境因素影响,可以使RMOG的输出非线性度满足多数惯性应用的要求.     

使用非线性负载检定交流供电电源浅析

阐述了使用线性负载校准交流供电电源时,存在不能校准电源非线性特征和功率因数的问题,因而提出了采用非线性负载校准方法,通过两种非线性负载的设计原理的分析与大量实验论证,得出二极管整流非线性负载模型能很好地解决此问题。     

磁悬浮控制力矩陀螺热-结构耦合分析与研究

作为新型航天器姿态机动执行机构,磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)长时间工作在高真空环境下且高速转子完全悬浮,散热条件差,系统温度过高,导致陀螺组件产生较大的热应力,降低了陀螺结构部件的强度。为减小温度场对陀螺结构部件强度的影响,提高陀螺结构的可靠性,采用有限元法计算出磁悬浮控制力矩陀螺工作状态下的温度场,并基于温度场分析陀螺结构部件的应力分布情况,明确温度场对陀螺结构部件力学性能产生的影响。建立了陀螺热网络模型,根据热网络模型与热网络方程分析热量传递路径及温度影响因素,并提出相应的优化措施。经优化,定子组件最高温度从66.5℃降至49℃,转子组件最高温度从91.7℃降至76.9℃。陀螺定子组件的强度安全系数由1.52提升为1.73,提高了13.8%,陀螺转子组件的强度安全系数由1.32提升为1.56,提高了18.2%。      

Calculation of the effect of opacity in the solar spectral lines of carbon ions

In this paper, using the intensity ratio of carbon ions emission lines, we determined the optical depths at the line center of the CI at about 165.7 nm, CII at about 133.5 nm, CIII at about 117.5 nm and CIV at about 154.9 nm emission lines by escape factor treatment. For CI and CII emission lines, we discuss the intensity ratio of two lines arising from the common upper levels; while for CIII and CIV emission lines, we discuss the intensity ratio of two lines arising from the common lower levels. By introducing the measured abundance of carbon and the results of ionization balance calculations, we make an estimate of the line-of-sight physical thickness of the regions of carbon ions. This discussion will provide some results in the discussion of opacity on the solar ultraviolet (UV) or extreme-ultraviolet (EUV) spectrum.     

Comparison of the mean quality factors for astronauts calculated using the Q-functions proposed by ICRP,ICRU, and NASA

For the estimation of the radiation risk for astronauts, not only the organ absorbed doses but also their mean quality factors must be evaluated. Three functions have been proposed by different organizations for expressing the radiation quality, including the Q(L), Q(y), and Q_NASA(Z, E) relationships as defined in International Committee of Radiological Protection (ICRP) Publication 60, International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Report 40, and National Aeronautics and Space Administration (NASA) TP-2011-216155, respectively. The Q(L) relationship is the most simple and widely used for space dosimetry, but the use of the latter two functions enables consideration of the difference in the track structure of various charged particles during the risk estimation.     

Birnbaum-Saunders分布的寿命分散系数

研究了基于Birnbaum-Saunders(B-S)分布的可靠疲劳寿命分析及评估方法,建立了基于中位值和平均值的B-S分布寿命分散系数确定方法.并针对特殊试验数据情形,建立了基于最大和最小顺序统计量的B-S分布寿命分散系数确定方法.公式表明:随着B-S分布尺度参数的增大,其中位寿命分散系数与平均寿命分散系数递减,而最大与最小寿命分散系数不变.案例计算结果表明,B-S分布的寿命分散系数通常小于对数正态分布的寿命分散系数.      

基于能量模型的三维穿透裂纹扩展研究

利用能量释放率与应力强度因子的关系,给出了裂纹尖端的有效能量释放率;裂纹稳定扩展时有效能量释放率恰好等于裂纹扩展阻力,利用裂纹尖端前沿各点的有效能量释放率相等关系,提出了一种基于能量模型的三维穿透裂纹扩展形貌计算方法,可以计算不同厚度试样的三维穿透裂纹扩展形貌,并通过不同厚度单侧裂纹板的有限元仿真计算和试验进行了验证.仿真与试验结果表明:利用基于能量模型的三维穿透裂纹扩展形貌计算方法可以确定三维结构的裂纹扩展形貌;随着单侧裂纹板厚度的增加,裂纹尖端“隧道效应”消失,裂纹扩展形貌转变为“马鞍”形;试样自由面处的裂纹扩展速率要小于中面处的裂纹扩展速率.