基于电子束蒸发沉积的曲面纳米薄膜均匀性研究

半球谐振子金属化是半球谐振陀螺研制过程中的重要环节，针对半球表面薄膜制备均匀性难以实现的问题，提出了一种将薄膜沉积实验和光学模拟相结合的方法。本文采用电子束蒸发技术在半球上沉积Au薄膜，利用台阶仪测量球面上不同位点的薄膜厚度，将平面上的膜厚等效为半球曲面上的膜厚，研究球面薄膜的均匀性，得出了在半球内外表面上薄膜的膜厚分布；同时对薄膜沉积均匀性进行光学模拟，将半球探测器上辐照度等效为实验中沉积所得到的薄膜厚度，计算得出的半球探测器上辐照度分布与实验测量结果一致性较好，可为半球谐振子纳米薄膜的均匀性制备提供理论基础。     

提高F-P腔精细度方法的研究

采用真空蒸发镀膜的方法,在光纤端面镀以由ZrO2/SiO2膜系构成的高反射膜,将光纤端面的反射率由原来的4%提高为80%,改善了光纤F-P腔反射光谱的精细度,可提高光纤F-P传感器在进行波分复用时的复用数量。     

场致发射电推力器发射尖端理论模型及机理

为了研究铟场致发射电推力器的发射过程及机理,对椭球顶喷流柱模型离子发射区流柱的形状及尺寸进行了数学描述并通过数值计算加以验证,结果表明,椭球顶喷流柱模型具有合理性,从Taylor理论出发,结合电磁场理论、流体力学理论以及场致发射理论,讨论了离子形成的机理,发现场蒸发是离子产生的重要原因。     

Exploration life support technology challenges for the Crew Exploration Vehicle and future human missions

As NASA implements the U.S. Space Exploration Policy, life support systems must be provided for an expanding sequence of exploration missions. NASA has implemented effective life support for Apollo, the Space Shuttle, and the International Space Station (ISS) and continues to develop advanced systems. This paper provides an overview of life support requirements, previously implemented systems, and new technologies being developed by the Exploration Life Support Project for the Orion Crew Exploration Vehicle (CEV) and Lunar Outpost and future Mars missions. The two contrasting practical approaches to providing space life support are (1) open loop direct supply of atmosphere, water, and food, and (2) physicochemical regeneration of air and water with direct supply of food. Open loop direct supply of air and water is cost effective for short missions, but recycling oxygen and water saves costly launch mass on longer missions. Because of the short CEV mission durations, the CEV life support system will be open loop as in Apollo and Space Shuttle. New life support technologies for CEV that address identified shortcomings of existing systems are discussed. Because both ISS and Lunar Outpost have a planned 10-year operational life, the Lunar Outpost life support system should be regenerative like that for ISS and it could utilize technologies similar to ISS. The Lunar Outpost life support system, however, should be extensively redesigned to reduce mass, power, and volume, to improve reliability and incorporate lessons learned, and to take advantage of technology advances over the last 20 years. The Lunar Outpost design could also take advantage of partial gravity and lunar resources.     

真空模拟环境下液体推进剂蒸发特性的试验研究

为研究液体推进剂在真空环境下的蒸发特性,建立了真空环境模拟试验系统。对水、饱和盐水、煤油、酒精和凝胶模拟液等工质进行了蒸发特性试验。通过控制系统实时采集了真空舱的真空度和工质温度。试验中观察到了明显的闪蒸现象。由于闪蒸的存在,工质蒸发过程非常剧烈。最后分析了不同工质在真空环境下的蒸发特性,给出了部分工质的闪蒸参数。     

粗糙衰减因子在电磁波蒸发波导传播中的应用

为了研究电磁波在蒸发波导中的传播问题,结合我国海域蒸发波导实际情况,推算出其最大陷获角,仿真分析了Miller-Brown粗糙衰减因子随风速和电磁波传播方向与海面夹角的变化关系。运用射线描迹法进行仿真实验,结果表明:只要已知蒸发波导高度,就可得到海面粗糙衰减因子与风速的直接关系。采用高斯拟合模型,给出粗糙衰减因子的简化表达式,解决了模型中Bessel函数展开形式复杂、求解困难的问题,有利于快速获得海面粗糙状况,对分析粗糙海面对电磁波传输衰减影响有借鉴意义。     

加热表面水珠运动特性研究

为研究加热表面的水珠运动特性,提出了加热表面水珠的几何参数、受力及其运动过程的计算方法。试验获得了水珠的表面阻滞力、黏性阻力和气动力计算关系式中的相关系数,给出了不同风速条件下水珠运动的临界直径,进行了加热表面水珠运动试验并对其过程进行了数值计算。试验结果表明：水珠的无量纲表面阻滞力保持恒定,运动时受到的黏性阻力与其运动速度和宽度有关,在外流场作用下所受的气动力可采用修正圆球阻力公式进行计算。将试验获得的相关系数加入水珠运动模型中,对加热表面水珠运动过程进行数值计算,计算结果与试验结果吻合,说明本文所述方法能够准确地模拟加热表面水珠大小和位置随时间的变化。     

热水火箭发动机喷管性能的影响因素

为了更好地了解影响热水火箭发动机喷管性能的因素,分别对不同参数条件下喷管内流场进行数值模拟.重点研究不同初始条件如不同初始压力、初始气体体积分数及过冷度和不同喷管结构如不同扩张比、收敛半角及扩张半角对推力的影响规律,计算结果表明:初始压力越大,推力越大;随着初始气体体积分数增大,推力会有一个先增大后减小的过程;热水火箭发动机内部初始温度越接近于饱和温度,推力越大;随着扩张比的增加,推力会有一个先增大后减小的过程;收敛半角对推力影响不大;扩张半角越大,推力越小.      

真空条件下液滴闪蒸的非均温建模与分析

为深入揭示液滴在真空环境下的闪蒸机理,建立了真空闪蒸全过程、非均温的传热传质数学模型,获得了各时刻液滴温度场及半径,并能够追踪结冰阶段的相变界面位置.通过开展液滴闪蒸的实验研究,观察了相变前后液滴的形态变化,并对数值模型进行了验证.基于数学模型,研究了液滴初始半径、初始温度、真空舱压力和结冰过冷度对闪蒸过程的影响规律.结果表明:真空舱压力是影响闪蒸过程的主要因素,且会影响最终平衡温度;初始半径主要影响预冷和冻结时间,而初始温度和结冰过冷度主要只影响预冷时间.      

机载蒸发循环系统结构的轻量化设计

机械结构作为机载蒸发循环系统主要的支撑件,具有较大的质量并承受来自直升机的振动冲击作用,其结构性能影响着整个系统的正常功能,在保证足够强度和刚度的前提下,对结构进行轻量化设计具有重要的理论意义和实用价值。首先,采用ANSYS软件对机载蒸发循环系统进行有限元分析;然后,借助Pro/E与Ansys Workbench之间的双向参数实时传递功能,对结构进行参数化设计,在此基础上采用灵敏度分析法获取对模型优化目标影响较大的关键尺寸参数;最后,采用多目标遗传算法对结构进行优化设计。结果表明:在满足设计要求的前提下,结构质量比原来减少了24.4%,得到了最佳结构参数,实现了轻量化目的。