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新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

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电工技术学报 2024年第2期39卷 487-500页

作者：李思杨明马宇宋天佑徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 北京机械设备研究所北京100854

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作... 详细信息

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。

关键词：并联谐振直流环节辅助电路调制策略电流应力导通损耗

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拦截高超声速滑翔飞行器:制导进展与展望

宇航学报 2024年第6期45卷 799-814页

作者：陈文雪胡玉东高长生荆武兴安若铭哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

聚焦于临近空间拦截制导关键技术,围绕中制导、中末制导交班及末制导等关键问题对临近空间拦截制导技术前景进行展望。首先对临近空间高超声速滑翔飞行器飞行特性进行仿真与分析,并给出防御系统在滑翔段拦截的优势所在;其次,围绕临近空... 详细信息

聚焦于临近空间拦截制导关键技术,围绕中制导、中末制导交班及末制导等关键问题对临近空间拦截制导技术前景进行展望。首先对临近空间高超声速滑翔飞行器飞行特性进行仿真与分析,并给出防御系统在滑翔段拦截的优势所在;其次,围绕临近空间拦截系统面对高超声速滑翔飞行器时存在的瓶颈进行探讨,并对中制导离线弹道生成与在线弹道生成、中末制导交班及末制导等关键技术相关研究进展进行梳理与总结;最后,结合当前研究进展、面临的挑战及未来临近空间拦截需求,研究分析临近空间拦截制导技术的发展趋势,为后续防御系统的发展提供参考。

关键词：临近空间拦截制导高超声速飞行器高动态机动目标防御技术

连续纤维增强3D打印复合材料工艺缺陷及其失效行为研究进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4478-4501页

作者：张鑫郑锡涛杨甜甜宋璐阳闫雷雷西北工业大学航空学院西北工业大学飞行器复合材料结构研究所哈尔滨工业大学航天科学与力学系

因设计自由度高、无需模具和快速制造等优点，连续纤维增强3D打印已成为当今最具创新性的先进复合材料成型技术之一。本文综述了连续纤维增强3D打印复合材料工艺缺陷及失效行为的最新研究进展，引入了“干/湿/干湿-混合”的概念对打印... 详细信息

因设计自由度高、无需模具和快速制造等优点，连续纤维增强3D打印已成为当今最具创新性的先进复合材料成型技术之一。本文综述了连续纤维增强3D打印复合材料工艺缺陷及失效行为的最新研究进展，引入了“干/湿/干湿-混合”的概念对打印工艺进行了系统性分类阐述，重点介绍了由于工艺过程引入的三种缺陷及其特点。随后，归纳了连续纤维增强3D打印复合材料的失效力学行为，并分析了引发失效的主要原因。最后，针对如何减少工艺缺陷、改善失效模式和降本增效对连续纤维增强复合材料3D打印技术的未来进行了展望。

关键词： 3D打印连续纤维工艺缺陷失效模式复合材料

基于人工神经网络的固体推进剂细观损伤与宏观刚度映射关系

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4765-4777页

作者：张滔韬杨玉新张二晗校金友吕海宝文立华雷鸣侯晓西北工业大学航天学院西安航天动力技术研究所哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所中国航天科技集团公司

作为一种高夹杂比颗粒增强聚合物基复合材料，固体推进剂的宏观力学性能主要由其细观结构决定。外加载荷下，初始缺陷或细观颗粒团聚均可诱发局部应力集中，导致颗粒-基体细观界面脱粘，材料宏观力学性能劣化。如何构建细观损伤与宏观... 详细信息

作为一种高夹杂比颗粒增强聚合物基复合材料，固体推进剂的宏观力学性能主要由其细观结构决定。外加载荷下，初始缺陷或细观颗粒团聚均可诱发局部应力集中，导致颗粒-基体细观界面脱粘，材料宏观力学性能劣化。如何构建细观损伤与宏观性能间的映射关系，已成为推进剂细观实验结果合理运用、固体火箭发动机结构灾变准确预报的关键。为此，本文发展了基于连续介质力学框架的人工神经网络，以变形梯度的不变量为输入、自由能为输出，遴选现有自由能函数和损伤增长函数形式为神经网络设计激活函数，使神经网络先验地满足变形连续性、坐标不变性、热力学一致性等要求。基于上述物理相容性，神经网络能在稀疏训练数据条件下快速收敛，还能够自下而上地实现损伤状态的遗传映射。最后，采用有限元分析获取的数据集，验证了该网络模型对不同预损伤下的推进剂在单轴拉伸、等双轴拉伸、纯剪切3种加载条件下的宏观刚度预报能力。

关键词：固体推进剂力学本构关系人工神经网络细观损伤细-宏观映射

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核电厂定位销局部干法水下TIG焊接工艺

焊接学报 2024年第2期45卷 7-12,I0003页

作者：孙清洁张清华赵永庆郭佳威李天佑班华康侯少军哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海) 特种焊接技术省重点实验室威海264209

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合... 详细信息

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合热循环曲线及电弧形态,分析焊接接头显微组织及力学性能.结果表明,当焊枪的内层和外层保护气均通氩气时,焊缝成形良好,电弧形态稳定;增大焊接电流或减小焊接速度均使焊缝熔深增大,熔宽增大;对比水下焊接接头和陆上焊接接头发现,水的快速冷却作用会促使熔合线附近的铁素体的形态由树枝状转变为板条状,奥氏体含量减少,焊缝中心晶粒细化;水下焊接接头的显微硬度和力学性能略高于陆上焊接接头.

关键词：水下局部干法焊接 TIG焊接控氮奥氏体不锈钢焊缝成形组织性能

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硫族MAX相硼化物的物相稳定性和性能预测

无机材料学报 2024年第2期39卷 225-232,I0001-I0003页

作者：张宇晨陆知遥赫晓东宋广平朱春城郑永挺柏跃磊哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室/复合材料与结构研究所哈尔滨150080 哈尔滨师范大学化学与化工学院哈尔滨150025

Zr2SB、Hf2SB、Zr2SeB、Hf2SeB、Hf2TeB都是近期发现的硫族MAX相硼化物,与典型MAX相相比,具有明显不同的性质,因此备受人们关注。本文采用第一性原理并结合“线性优化法”、键刚度模型和准简谐近似研究了MAX相硼化物(M=Zr,Hf;A=S,Se,Te... 详细信息

Zr2SB、Hf2SB、Zr2SeB、Hf2SeB、Hf2TeB都是近期发现的硫族MAX相硼化物,与典型MAX相相比,具有明显不同的性质,因此备受人们关注。本文采用第一性原理并结合“线性优化法”、键刚度模型和准简谐近似研究了MAX相硼化物(M=Zr,Hf;A=S,Se,Te)的物相稳定性、力学性能和热性能。理论分析结果与目前可用的实验结果一致。经热力学和本征稳定性分析后发现,只有M2AB可以稳定存在。较短的M−A键与M−B键长使Hf系化合物的键刚度高于Zr系化合物,这也同样导致Hf系化合物的硬度高于Zr系。随着A元素由S到Se再到Te,M−B与M−A键长逐渐增加,键刚度减小导致弹性模量降低。而且,这些化合物的体积模量取决于其平均化学键刚度。更加重要的是,最弱键和最强键的刚度比(kmin/kmax)较高,显示这些MAX相硼化物不同于传统MAX相,均呈本征脆性。考虑晶格振动(声子)和电子激发的贡献后计算得到M2AB等压热容及热膨胀系数(TEC),均在300 K以下随温度升高先快速上升后上升速率逐渐降低,这与其它MAX相类似。较低的键刚度导致Zr系MAX相硼化物的平均线热膨胀系数整体上高于Hf系,而且在300~1300 K区间与大部分MAX和MAB相一致。

关键词：第一性原理 MAX相硼化物物相稳定性力学行为热学性能

基于改进神经网络和Fluent的气液固技术的内表面处理

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1537-1547页

作者：李光保高栋路勇平昊周愿愿上海航天精密机械研究所上海201600 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

针对目前航空、航天工件内孔表面有凸起毛刺且不容易去除的问题,提出一种气液固多相流技术方法。基于Fluent数值分析对多相流下的不同气体压力、水流速度和磨粒浓度参数进行流体仿真,得到影响加工的近壁区内表面处的磨粒速度、相对压力... 详细信息

针对目前航空、航天工件内孔表面有凸起毛刺且不容易去除的问题,提出一种气液固多相流技术方法。基于Fluent数值分析对多相流下的不同气体压力、水流速度和磨粒浓度参数进行流体仿真,得到影响加工的近壁区内表面处的磨粒速度、相对压力及磨粒体积分数参数,采用MATLAB软件利用BP神经网络对各参数进行拟合,通过BP预测模型再运用PSO(粒子群算法)在支配解集中求解满足约束数学模型的气液固三相流最优输入值,基于最优输入值搭建试验平台并设计L9(33)正交试验对工件内表面进行加工,最后通过白光干涉仪测量加工前后的内孔表面精度,验证了仿真最优参数与试验加工最优参数的一致性,运用最优参数值下的气液固流体对工件内表面加工,经测量显示,内表面精度提高了75%,满足航空航天工件的应用要求。

关键词：机械制造工艺与设备气液固技术流体仿真神经网络粒子群算法正交试验

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悬吊式重力补偿系统随动控制技术与实验研究

系统工程与电子技术 2024年

作者：王旭刘延芳佘佳宇袁秋帆齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学苏州研究院上海宇航系统工程研究所

针对悬吊式重力补偿系统对负载水平运动响应慢、随动偏差测量不可靠、负载运动易激起吊索谐振等问题，提出了基于齿轮导轨驱动、正交激光倾角测量的水平位置跟随方案。为实现随动偏差的高频、精确测量，采用正交安装的激光传感器测量出... 详细信息

针对悬吊式重力补偿系统对负载水平运动响应慢、随动偏差测量不可靠、负载运动易激起吊索谐振等问题，提出了基于齿轮导轨驱动、正交激光倾角测量的水平位置跟随方案。为实现随动偏差的高频、精确测量，采用正交安装的激光传感器测量出线口吊索相对距离，通过标定转换得到吊索偏角。通过对系统各部分建模分析及实际测量结果，设计陷波器抑制吊索谐振，实现高动态、高精度水平随动控制。实验结果表明，随动系统可以跟随被试人员的各种复杂运动，最大跟随速度大于2 m/s，且保持吊索最大偏差不超过1.4°，能够满足地外微低重力环境模拟的需求。

关键词：微低重力模拟主动二维随动跟踪动力学建模陷波器设计

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高密度烃在冲压发动机再生冷却中适用性研究

推进技术 2024年第1期45卷 124-133页

作者：李立翰鲍文秦江于彬付蒙哈尔滨工业大学能源与动力学院黑龙江哈尔滨150006 北京动力机械研究所北京100074

为了研究高密度烃是否适用于宽域可调亚燃冲压发动机再生冷却,分析了高密度烃再生冷却关键表征指标及其实验方法研究现状,然后模拟再生冷却系统典型冷却通道结构,在背压3.5 MPa和6.0 MPa工况下,采用单管直流电加热实验系统,开展了HD-01... 详细信息

为了研究高密度烃是否适用于宽域可调亚燃冲压发动机再生冷却,分析了高密度烃再生冷却关键表征指标及其实验方法研究现状,然后模拟再生冷却系统典型冷却通道结构,在背压3.5 MPa和6.0 MPa工况下,采用单管直流电加热实验系统,开展了HD-01高密度烃热沉及结焦特性研究。研究结果表明:在3.5 MPa背压实验中,出现了燃料温度振荡、管路热声振荡和外壁温度异常升高现象;而在6.0 MPa背压实验中,未发生管路热声振荡现象,燃料温度和外壁温度升高过程均较为平稳。3.5 MPa背压和6.0 MPa背压两种工况的HD-01高密度烃600℃热沉均大于1.8 MJ/kg,在整个实验温度范围内,热沉上升速率变化不明显,表明在600℃内燃料的裂解率不大。在600℃进行长时间加热结焦实验时,加热管进出口压差非常稳定,均没有超过30 kPa,没有出现结焦堵塞使压力急剧上升的情况,表明HD-01高密度烃在600℃以内结焦率很低。从热沉及结焦特性两个关键指标分析可知,HD-01高密度烃适用于最高马赫数5.0的宽域可调亚燃冲压发动机再生冷却。高密度烃用于再生冷却时,冷却通道的设计压力应高于其临界压力值3.6 MPa,并留有足够裕度,以保证发动机再生冷却在全域全温范围内稳定可靠工作。

关键词：冲压发动机高密度烃再生冷却热沉结焦实验研究