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国外光电瞄准吊舱探测系统总体构架的对比分析

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 183-192页

作者：李剑张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

回顾了国外军队装备的四代光电瞄准吊舱的技术特点和发展历程,定义了光学口径和吊舱舱径之比(光舱比)作为衡量集成度的标准,重点针对第三代的Sniper XR ATP和ATFLIR两型采用共光路串联布局吊舱的探测系统进行了分析和正向设计:二者均拥... 详细信息

回顾了国外军队装备的四代光电瞄准吊舱的技术特点和发展历程,定义了光学口径和吊舱舱径之比(光舱比)作为衡量集成度的标准,重点针对第三代的Sniper XR ATP和ATFLIR两型采用共光路串联布局吊舱的探测系统进行了分析和正向设计:二者均拥有Φ150 mm口径,约1.5°×1.5°视场,在0.7~0.9μm和3.7~4.8μm波段的传递函数接近衍射限,前者为透射式前置望远系统,后者为离轴三反式前置望远系统,二者的结构布局为:前置望远系统置于吊舱前部压缩光束,通过光学铰链和快反镜将光束导入吊舱中,部分光进入各自的探测通道或激光发射通道。其中,类ATP的透射式前置望远系统可在汇聚光路中折叠形成俯仰/方位正交轴系并置于305 mm舱径内,光舱比约0.492;类ATFLIR的离轴三反式前置望远系统可在压缩后的平行光路中折叠形成方位/俯仰两个正交轴系并置于Φ330 mm的球体内,光舱比约0.455。作为对比,采用共光舱并联布局的第四代Litening 5和Talios吊舱探测系统将所有光学载荷和伺服框架平台置于吊舱前部的Φ406 mm球体内,光舱比约0.37,其并联共光舱设计架构的集成度较低。针对未来可能的升级要求,类ATFLIR吊舱比ATP吊舱具有更强的生命力,其采用纯反射式的前置望远系统可以更方便地增加波段和拓展功能。

关键词：光电瞄准吊舱光学设计多波段共光路前置望远系统

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铁电陶瓷脉冲耐压失效分布及耐压可靠性

物理学报 2024年第10期73卷 315-320页

作者：张福平李玺钦杜金梅刘雨生叶福庆中国工程物理研究院流体物理研究所产品工程设计与制造中心绵阳621900

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一.本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场(4.5 kV/mm)失效概率与脉冲次数的分布关系,对通过第10次脉冲耐压样品第11次的失效概率进行了分析,开展了铁电陶瓷经历万次以上的脉冲... 详细信息

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一.本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场(4.5 kV/mm)失效概率与脉冲次数的分布关系,对通过第10次脉冲耐压样品第11次的失效概率进行了分析,开展了铁电陶瓷经历万次以上的脉冲耐压后压电常数与电滞回线测试研究.结果表明:铁电陶瓷的击穿概率与脉冲加电压次数曲线呈现典型的浴盆曲线分布,经历10次脉冲高压测试合格的样品,其脉冲耐压失效概率相比于未经历脉冲高压陶瓷样品,降低了4个数量级以上,且上述脉冲高压加载接近无损.考虑到裂纹扩展速度,多个缺陷导致的裂纹同时扩展并连通是铁电陶瓷在脉冲高电压下断裂的主要原因.

关键词：铁电陶瓷脉冲电场失效概率

基于多物理场耦合分析的超导耦合器失超过程研究

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北京大学学报(自然科学版) 2024年

作者：周健荣常正则刘枭黄彤明张沛李少鹏葛锐中国科学院大学中国科学院高能物理研究所

超导耦合器负责为超导加速器的核心加速部件——超导腔馈入功率，兼具能量传输、绝热真空等多重作用。对于直接与超导腔连结的超导耦合器，当其发生失超时，会更加显著地影响超导腔的稳定运行，因此有必要对其开展深入的机理分析。耦合... 详细信息

超导耦合器负责为超导加速器的核心加速部件——超导腔馈入功率，兼具能量传输、绝热真空等多重作用。对于直接与超导腔连结的超导耦合器，当其发生失超时，会更加显著地影响超导腔的稳定运行，因此有必要对其开展深入的机理分析。耦合器失超受到电磁场、流场、热场等多个物理场的共同影响，因此本文基于多物理场耦合分析方法，建立了耦合器的一维失超过程模型，并解决了材料物性和内热源中非线性因素对数值求解精度和稳定性的影响。结果表明，耦合器铌管靠近常温端的漏热是影响失超的关键因素，延长铌管与液氦接触部分的长度或采用更高RRR值的铌材，均可以有效降低铌管温度。为了保证施加电磁场后耦合器整体不发生失超，应控制铌管靠近常温端的漏热不高于5.18 W。当此部分漏热量随时间增大而导致失超时，失超传播速度和失超区域的占比受漏热增长率和漏热量的综合影响。发生失超后，控制漏热量的变化可以使耦合器重新恢复超导，延迟时间约为0.2 s。

关键词：加速器超导耦合器耦合分析失超

高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的力学响应

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爆炸与冲击 2024年第5期44卷 99-107页

作者：张旭平董金磊吕超罗斌强王桂吉谭福利赵剑衡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621999

为获得高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的屈服应力等基本物理特性和力学响应规律,采用10^(−3)s^(−1)应变率下准静态压缩与拉伸、10^(5)s^(−1)应变率下准等熵压缩及10^(7)s^(−1)应变率下冲击加载实现跨量级的不同应变率加载,高应变... 详细信息

为获得高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的屈服应力等基本物理特性和力学响应规律,采用10^(−3)s^(−1)应变率下准静态压缩与拉伸、10^(5)s^(−1)应变率下准等熵压缩及10^(7)s^(−1)应变率下冲击加载实现跨量级的不同应变率加载,高应变率加载实验中通过控制样品初始温度实现不同初始相态NiTi合金的力学响应测量。结果显示,初始马氏体相和初始奥氏体相NiTi合金的准静态加载应力-应变曲线中均出现2次模量变化,初始马氏体相中的模量变化由晶体重定向和马氏体相塑性变形引起,初始奥氏体相中的模量变化由马氏体相变和相变后塑性变形引起。准等熵加载下,初始马氏体相NiTi合金的Lagrangian声速随粒子速度增大而增大,未观察到间断等非线性变化;而初始奥氏体相中声速曲线存在间断,声速由初始横波值间断减小至体波声速后再随粒子速度线性增大。冲击实验中,初始马氏体相NiTi合金后自由面速度约34 m/s处出现双波结构,而将样品初始温度升至402 K后再冲击加载,则在约100 m/s处出现双波结构,二者速度曲线拐点分别由马氏体相弹塑性屈服和奥氏体相塑性屈服引起;在初始奥氏体相NiTi合金冲击实验中,在样品后自由面速度达到220~260 m/s时才出现显著的奥氏体相弹塑性转变。随着应变率从约105 s^(−1)升高至10^(7) s^(−1),相同组分奥氏体相NiTi合金的弹性极限由约2 GPa增大至约4 GPa,10^(7) s^(−1)应变率下,随着初始样品温度升至402 K,弹性极限降至1.7 GPa,表明NiTi合金的弹性极限存在显著的温度和应变率效应。

关键词： NiTi合金奥氏体-马氏体相变相变温度高应变率弹性极限

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多脉冲加载下PBX装药应力放大效应研究

爆炸与冲击 2024年

作者：何杨胡秋实仲苏洋廖深飞李涛傅华中国工程物理研究院流体物理研究所

针对弹体侵彻过程中装药常常受到多脉冲载荷作用，提出了一种装药多脉冲加载装置，研究了多脉冲加载下装药的应力放大效应。基于集中质量法建立了多脉冲加载装置的等效弹簧模型，对产生应力放大的条件进行了探讨。结果表明，多脉冲载荷... 详细信息

针对弹体侵彻过程中装药常常受到多脉冲载荷作用，提出了一种装药多脉冲加载装置，研究了多脉冲加载下装药的应力放大效应。基于集中质量法建立了多脉冲加载装置的等效弹簧模型，对产生应力放大的条件进行了探讨。结果表明，多脉冲载荷频率与装药固有频率匹配时系统发生共振，装药产生响应放大，放大倍数随结构间隙宽度的增加而降低。装药多脉冲加载下存在一时间区间，撞击加载的发生时刻落在该区间内系统可产生放大效果。对高聚物粘结炸药 (Polymer Bonded Explosive， PBX) 模拟材料，实现了实验室条件下应力幅值百兆帕、脉冲间隔毫秒级、脉冲次数三次且幅值逐渐放大的多脉冲载荷加载。

关键词：侵彻多脉冲应力放大集中质量法 PBX炸药

立方大腔体静高压装置中叶腊石的传压及密封性能研究

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物理学报 2024年第1期73卷 322-329页

作者：田毅杜明浩张佳威贺端威四川大学原子与分子物理研究所成都610065

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物... 详细信息

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物理判据.采用Bi,Tl,Ba等标压物质原位标定了以上3种叶腊石压腔中心位置及密封边处的压力;同时,采用银熔点法分别获得了3种叶腊石作传压密封材料时高温下腔体压力与系统加载的对应关系.结果表明,在相同加载油压下南非叶腊石B粉压块和国内叶腊石粉压块中心位置的压力差值不超过0.1 GPa,在升压和降压过程中叶腊石块中心位置与密封边位置的压力差值也更为相近.相比于南非叶蜡石A粉压块,B粉压块在高温传压和密封性能上更接近国产叶腊石粉压块.

关键词：立方大腔体静高压装置高温高压叶腊石密封性能传压效率

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两点侧面对称起爆下不同金属的激波斜碰行为

兵工学报 2024年

作者：任国武康怀浦张绍龙张崇玉陈永涛汤铁钢中国工程物理研究院流体物理研究所

研究对称起爆加载下金属样品内激波斜碰的早期动态力学行为对分析其后续的动态演化与失效机制有着重要的意义。主要结合激波极曲线理论和数值模拟方法开展两点侧面对称起爆加载下金属铅（lead，Pb）、无氧铜（Oxygen-Free High Conducti... 详细信息

研究对称起爆加载下金属样品内激波斜碰的早期动态力学行为对分析其后续的动态演化与失效机制有着重要的意义。主要结合激波极曲线理论和数值模拟方法开展两点侧面对称起爆加载下金属铅（lead，Pb）、无氧铜（Oxygen-Free High Conductive copper，Cu-OFHC）和钨合金（W-Ni-Fe alloy，W4Ni2Fe）的动态行为研究。利用激波极曲线方法和Hugoniot状态方程，得到3种金属激波反射形式发生转变时入射角和入射压力临界值之间的关系，并基于此结果分析仿真中3种金属内激波的对称斜碰特征。模拟结果显示3种金属都发生了马赫反射，吻合理论预测。通过对比分析3种金属内部横向同一区域的压力剖面发现：Pb的马赫杆宽度远大于Cu-OFHC和W4Ni2Fe；Pb中由入射激波、马赫杆和反射激波形成的三波加载区域也大于后两者，分析认为主要原因是Pb中的声速远小于后两者，造成碰撞区内激波相互作用的差异。基于自由面的速度历史剖面和判断准则估算这3种金属中最终形成马赫杆的宽度并讨论碰撞区的动态演化特征。最后结合对金属内部压力及自由面速度剖面的分析建立斜激波对称碰撞动态演化模型，为深入认识碰撞区的动态力学行为提供了理论支持。

关键词：斜激波对称起爆马赫反射极曲线数值模拟

多脉冲加载下结构装药非线性放大效应及其点火实验

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含能材料 2024年

作者：仲苏洋廖深飞胡秋实李涛傅华中国工程物理研究院流体物理研究所

为认识侵彻多层靶过程中装药意外点火的潜在机理，提出了基于多层嵌套子弹及双向限位设计思路，建立了一种连续多次冲击加载下结构装药非线性放大效应实验方法，验证了该方法的有效性，分析了非线性响应放大的内在机制，开展了多脉冲加... 详细信息

为认识侵彻多层靶过程中装药意外点火的潜在机理，提出了基于多层嵌套子弹及双向限位设计思路，建立了一种连续多次冲击加载下结构装药非线性放大效应实验方法，验证了该方法的有效性，分析了非线性响应放大的内在机制，开展了多脉冲加载下结构非线性响应对装药点火行为的影响研究。结果表明：该实验方法能够针对装药进行灵活可控的多脉冲加载，加载应力峰值达百兆帕量级、脉宽达亚毫秒量级。一旦加载载荷的特征频率接近结构装药的固有频率，将产生结构非线性放大效应，装药应力幅值逐渐放大。在子弹速度、质量均相同的前提下，仅改变载荷频率，如果结构非线性响应发生放大，则PBX-3装药可能发生点火；反之则不会发生点火。可见，结构非线性放大效应是导致装药点火的一个重要因素。

关键词：结构装药多脉冲非线性放大点火

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半球-圆柱形转塔气动光学效应研究进展

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 81-100页

作者：王思睿付博陈加政张永强路大举中国工程物理研究院流体物理研究所中国工程物理研究院应用电子学研究所中国工程物理研究院研究生院

半球-圆柱形转塔处非稳态流场所产生的气动光学效应会使光瞳处的激光束发生偏折、抖动和散焦，从而导致机载激光通信系统的光学性能退化。这类负面光学效应呈现出多频率、多模态和分区域的物理特征，给相关研究带来了极大的挑战。为了... 详细信息

半球-圆柱形转塔处非稳态流场所产生的气动光学效应会使光瞳处的激光束发生偏折、抖动和散焦，从而导致机载激光通信系统的光学性能退化。这类负面光学效应呈现出多频率、多模态和分区域的物理特征，给相关研究带来了极大的挑战。为了减轻气动光学效应所带来的负面影响，学者们已对转塔处气动光学效应的产生机制以及相应的流动控制和光学校正展开了研究。本文概述转塔处气动光学效应研究的工程背景和方法框架，并且归纳了气动光学效应研究中所使用的流动/光学仿真方法、实验测量系统，以及光束波前畸变数据的后处理算法。同时也讨论了该研究在数值仿真、实验测量、流动控制，以及自适应光学校正等方面所获得的重要进展和物理认知。最后对转塔处气动光学效应的研究进行了总结，并在未来展望中给出了一些研究参考。

关键词：半球-圆柱形转塔气动光学效应流动控制自适应光学校正