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电磁波吸收剂微结构设计研究进展

材料工程 2024年

作者：尉涞吴楠赵一鸣邢素丽张鉴炜尹昌平国防科技大学空天科学学院材料科学与工程系

当前电磁环境愈发复杂，电磁防护愈发重要，传统吸收剂的吸收机制单一，无法满足吸波材料“薄、轻、宽、强、广”的现实需求。需将多种类吸收剂进行结合，丰富电磁波损耗机制，并对吸收剂进行微结构设计，增强其阻抗匹配与损耗衰减性能... 详细信息

当前电磁环境愈发复杂，电磁防护愈发重要，传统吸收剂的吸收机制单一，无法满足吸波材料“薄、轻、宽、强、广”的现实需求。需将多种类吸收剂进行结合，丰富电磁波损耗机制，并对吸收剂进行微结构设计，增强其阻抗匹配与损耗衰减性能，可促进入射电磁波的多重反射与散射。本文综述了国内外对吸收剂微结构设计及其性能调控的研究进展，分析了微结构设计对吸收剂的损耗机制、最佳反射损耗系数和有效吸收带宽的影响，最后对吸收剂的损耗机制探究、体系筛选与微结构设计的研究方法、以及多功能性吸波材料的未来发展等方面进行了总结与展望。

关键词：电磁波吸收复合吸收剂微结构设计吸收机理

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导弹命中精度的序贯截尾概率圆检验方法

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 62-69页

作者：杨华波张士峰国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

针对圆概率偏差检验难以直接计算的问题,提出序贯截尾概率圆检验方法,以目标点为中心,绘制两个同心圆,其中小圆以内区域为接受域,大圆以外区域为拒绝域,中间区域为继续试验域,在此基础上定义了序贯检验的基本决策规则,给出了双方风险及... 详细信息

针对圆概率偏差检验难以直接计算的问题,提出序贯截尾概率圆检验方法,以目标点为中心,绘制两个同心圆,其中小圆以内区域为接受域,大圆以外区域为拒绝域,中间区域为继续试验域,在此基础上定义了序贯检验的基本决策规则,给出了双方风险及平均试验次数计算模型,提出了两种不同的决策阈值优化计算模型,通过求解优化问题确定接受域及拒绝域半径。利用数值仿真分析了两种不同决策阈值计算方法下检验方案中的各类参数,其中以平均试验次数最小为优化目标的计算模型具有更好的工程实用性。

关键词：命中精度圆概率偏差序贯截尾概率圆检验研制方风险使用方风险平均试验次数

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航天器轨道追逃态势分析的水平集方法

国防科技大学学报 2024年第3期46卷 30-38页

作者：杨傅云翔杨乐平朱彦伟张乘铭国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

航天器轨道追逃是当前航天动力学与控制领域的研究热点。针对轨道追逃定性问题开展研究,提出了一种综合运用降维动力学模型和后向可达集的航天器近距离轨道追逃态势分析方法,以支撑任务可行性分析;通过在视线旋转坐标系下推导博弈系统... 详细信息

航天器轨道追逃是当前航天动力学与控制领域的研究热点。针对轨道追逃定性问题开展研究,提出了一种综合运用降维动力学模型和后向可达集的航天器近距离轨道追逃态势分析方法,以支撑任务可行性分析;通过在视线旋转坐标系下推导博弈系统降维动力学模型,建立近距离追逃定性问题模型,减少了状态空间维度;使用目标集的后向可达集描述捕获区并划分追逃状态空间,基于水平集方法建立可达集在降维动力学模型中演化的动态HJI(Hamilton-Jacobi-Isaacs)偏微分方程,并设计WENO-TVD求解器数值计算HJI方程终值问题粘性解,完成了追逃目标集的准确描述并避免了可能出现的终端奇异现象。通过不同推力构型的追逃场景数值仿真验证了方法的有效性,展现了一次计算批量化处理初始态势的功能。

关键词：航天器追逃博弈可行性分析水平集方法

大椭圆停泊轨道出发的小行星防御航天器轨道优化

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第4期44卷 102-110页

作者：王杰钟子凯袁浩宋海波国防科技大学空天科学学院

提出了一种从大椭圆地球停泊轨道出发的近地小行星动能撞击航天器的轨道优化方法，基于遗传算法构造了以小行星偏转距离最大为目标，考虑时间、航天器燃料占比等非线性约束条件的优化模型。以小行星2019 PDC为对象，采用遗传算法优化得... 详细信息

提出了一种从大椭圆地球停泊轨道出发的近地小行星动能撞击航天器的轨道优化方法，基于遗传算法构造了以小行星偏转距离最大为目标，考虑时间、航天器燃料占比等非线性约束条件的优化模型。以小行星2019 PDC为对象，采用遗传算法优化得到了撞击航天器出发时刻和转移时间的最优解，计算了航天器大椭圆地球停泊轨道、地球逃逸轨道和行星际转移轨道段参数，同时采用遍历方法获取了小行星偏转距离与出发时刻、转移时间的Pork chop图，验证了优化算法的有效性。结果表明，所提出的动能撞击任务场景和轨道优化设计方法可有效处置直径百米量级、预警时间为数年的小行星。提出的任务轨道设计方法和处置场景可为近地小行星防御提供参考，可为进一步开展航天器轨道参数精确设计、实施工程在轨验证奠定基础。

关键词：近地小行星动能撞击轨道优化地球停泊轨道遗传算法小行星偏转

旋流组合稳焰的宽范围亚燃冲压燃烧室性能研究

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推进技术 2024年第9期45卷 88-98页

作者：刘瑶谭建国张冬冬蒯子函刘易明国防科技大学空天科学学院

拓宽冲压发动机的稳定工作范围对于发展组合循环发动机技术意义重大。为兼顾火焰稳定和总压恢复性能，在亚燃冲压燃烧室中提出局部旋流组合稳焰方式。在燃烧室入口前加装2个总阻塞比仅为9.6%的旋流器，与突扩结构共同作为火焰稳定装置。... 详细信息

拓宽冲压发动机的稳定工作范围对于发展组合循环发动机技术意义重大。为兼顾火焰稳定和总压恢复性能，在亚燃冲压燃烧室中提出局部旋流组合稳焰方式。在燃烧室入口前加装2个总阻塞比仅为9.6%的旋流器，与突扩结构共同作为火焰稳定装置。在Ma1.5和Ma3的来流条件下，对不同的煤油喷注方式、点火位置、喉部面积和运行当量比对燃烧室特性的影响进行了实验研究。结果表明，相较于无旋流器时，旋流稳焰以1%左右的总压损失为代价，Ma1.5时使得点火边界下降了64.7%，联焰边界下降了14.8%，成功下拓了亚燃冲压燃烧室的点火和火焰稳定范围。旋流器单独供油还能使得点火当量比进一步下拓至0.13，下降幅度达到74.5%。对于点火边界来说，受煤油穿透和分布影响，单外喷优于单内喷，点火位置对单内喷的点火有一定影响，而喉部面积对点火影响不大。对于联焰边界来说，单内喷和单外喷很难实现联焰；内外都喷时，随着当量比增加，火焰实现联焰且长度明显增大。对于燃烧效率而言，单外喷燃烧效率最高，随当量比的增加燃烧效率呈下降趋势，而Ma=3时，来流总温的升高使得燃烧效率提高至η> 0.87。

关键词：亚燃冲压发动机旋流火焰稳定宽范围点火边界

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GEO轨道太阳帆热致干扰力矩分析

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 167-173页

作者：王杰余晔张涛国防科技大学空天科学学院长沙410073

太阳帆由轻质伸展臂张拉大面积柔性薄膜结构组成。当太阳帆经历空间高低温环境时,温度场突变以及材料热膨胀系数的不一致将激起伸展臂的变形和振动,对太阳帆的姿态产生干扰力矩,影响控制系统的稳定性。提出了太阳帆热致干扰力矩分析方法... 详细信息

太阳帆由轻质伸展臂张拉大面积柔性薄膜结构组成。当太阳帆经历空间高低温环境时,温度场突变以及材料热膨胀系数的不一致将激起伸展臂的变形和振动,对太阳帆的姿态产生干扰力矩,影响控制系统的稳定性。提出了太阳帆热致干扰力矩分析方法,以豆荚杆式伸展臂支撑的太阳帆为仿真对象,建立了热-结构分析模型,分析了太阳帆在进出地影时结构的瞬态温度场分布,进一步计算了突变温度场下结构的动态响应,最后获取了热致动力学响应对中心星体的干扰力矩。数值仿真结果表明,热致变形和进出地影时伸展臂的热致振动将会对太阳帆中心星体造成不可忽视的干扰,干扰力矩幅值达10-3 N·m。提出的方法可对太阳帆在轨热扰动响应进行精确预示,对工程设计具有理论指导意义。

关键词：太阳帆热致动力学响应 GEO 温度场干扰力矩

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基于相变材料的非易失光子多值器件研究

光子学报 2024年第1期53卷 222-229页

作者：宋兵王金融张亨宇孙振源李清江国防科技大学电子科学学院长沙410073

结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构,设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件,通过对相变材料的结构参数进行仿真,优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计,使微加热器的效率更高,更容易实现器件... 详细信息

结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构,设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件,通过对相变材料的结构参数进行仿真,优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计,使微加热器的效率更高,更容易实现器件的多值调制。测试表明,该器件在施加电脉冲的过程中实现了超过32个状态(5 bit)的多值调制。这种电调制的非易失性光子多值器件为大规模的非易失性可配置光子硬件神经网络提供了基础的单元。

关键词：非易失性光子器件马赫-曾德尔干涉仪相变材料硒化锑氧化铟锡多值

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反应性结构材料研究进展

材料工程 2024年

作者：袁冲杨金水张文锋李秉哲郑东韬阳世清张鉴炜段科刘钧白书欣贺雍律国防科技大学空天科学学院

反应性结构材料（reactive structure materials，RSM）是一种集承载与可释能特性为一身的新兴多功能复合材料，这种亚稳态材料既可以作为承载部件也可以在一定条件刺激下迅速释放化学能，在提高弹药毁伤性能方面具有广阔的应用前景。... 详细信息

反应性结构材料（reactive structure materials，RSM）是一种集承载与可释能特性为一身的新兴多功能复合材料，这种亚稳态材料既可以作为承载部件也可以在一定条件刺激下迅速释放化学能，在提高弹药毁伤性能方面具有广阔的应用前景。本文综述了三类反应性结构材料的成分、制备工艺、近年来的研究进展，重点讨论了氟聚物基RSM、金属基RSM及树脂基RSM的释能机理、材料特性及相关研究进展，并提出了一种可行的轻质、高能量密度的树脂基RSM的设计及制备工艺，结合云爆弹的作用原理设想了一种能实现树脂基RSM高效释能的固体云爆机理。最后基于三类RSM的特点列举了在军事领域中的优势应用场景及对反应性结构材料的推广与应用具有重要意义的研究方向。

关键词：反应性结构材料含能结构材料制备工艺撞击释能预点火反应高熵合金树脂基活性材料固体云爆承载释能一体化

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多星协同观测遗传-演进双层任务规划算法

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2044-2053页

作者：李阳阳罗俊仁张万鹏项凤涛国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

多星协同任务规划方法是天基卫星系统管控的关键支撑。围绕多星协同对地观测任务展开分析,首先建立多星协同任务规划模型,包括卫星轨道参数、约束条件和待观测目标点等;其次设计了遗传演进双层求解架构,将多星任务规划问题拆解为顶层多... 详细信息

多星协同任务规划方法是天基卫星系统管控的关键支撑。围绕多星协同对地观测任务展开分析,首先建立多星协同任务规划模型,包括卫星轨道参数、约束条件和待观测目标点等;其次设计了遗传演进双层求解架构,将多星任务规划问题拆解为顶层多星任务分配问题和底层单星任务调度问题,上层采用基于引导的多种群遗传算法(multi-population genetic algorithm,MPGA),将启发式结果融入到任务分配算法中,下层采用改进遗传算法对单星任务调度问题进行求解;最后针对适用性问题,设定随机和均匀分布两组目标,采用不同卫星数量设计实验验证了遗传演进双层求解框架的有效性。

关键词：卫星任务规划遗传演进架构多种群遗传算法并行算法