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空间挠性作动器的可靠性验证试验方法

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 118-124页

作者：叶田园刘鑫崔赪旻周元子宗红北京卫星环境工程研究所北京100094 北京控制工程研究所北京100094

为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验... 详细信息

为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验为基本思路,针对挠性元件在轨疲劳断裂失效这一主要故障模式,根据在轨典型工况载荷数据进行疲劳试验载荷谱设计,采用试验载荷谱开展挠性元件加速疲劳寿命试验,基于试验结果给出作动器的可靠性评估结果。最后,以某型号空间挠性作动器为例,基于挠性元件加速疲劳试验进行可靠性试验验证,得到作动器可靠性评估结果。研究结果表明,该作动器可靠度满足指标要求,评估结果符合工程实际。运用所提出的可靠性验证试验方法,可为空间挠性作动器在轨运行可靠性的定量评估提供有效的技术途径,可为航天器运动机构的可靠性验证提供参考。

关键词：作动器挠性元件载荷谱加速疲劳试验可靠性评估

双波长近红外拉曼光谱仪及在腐蚀产物分析中的应用

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 756-761页

作者：王茂成李赣程浩姜维陈广李海波中国工程物理研究院材料研究所表面物理化学重点实验室四川绵阳621908 中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621907

在拉曼光谱测试中某些物质存在荧光发射背景,由于荧光强度一般比拉曼散射强度高几个数量级,在荧光干扰时几乎无法获得有效的拉曼光谱信号。为抑制荧光背景,可选用近红外波段激光作为激发光源,而硅基探测器在1 000 nm以上波段时光量子效... 详细信息

在拉曼光谱测试中某些物质存在荧光发射背景,由于荧光强度一般比拉曼散射强度高几个数量级,在荧光干扰时几乎无法获得有效的拉曼光谱信号。为抑制荧光背景,可选用近红外波段激光作为激发光源,而硅基探测器在1 000 nm以上波段时光量子效率严重下降,导致近红外拉曼光谱仪器难以探测3 000 cm^(-1)以上的波段,存在荧光抑制效果与检测范围无法兼顾的问题。由于高波数的拉曼特征峰是识别材料种类和解析材料结构的重要依据,如氨基的N—H伸缩振动峰在3 300 cm^(-1)附近、 OH-伸缩振动峰在3 650 cm^(-1),这些基团是分析材料腐蚀产物、水合物、有机物等的重要依据。因此,迫切需要开发一种解决拉曼光谱仪器无法兼顾荧光抑制效果和检测光谱范围问题的方法。该工作提出一种采用光谱仪固定检测波段、 730和830 nm双波长激光“接力”激发的方案(即830 nm激发低波数拉曼、 730 nm激发高波数拉曼)。通过双激光波长“接力”激发、固定检测波段的新设计,可有效拓宽检测范围至200~3 700 cm^(-1),并且不会降低光谱分辨率(达到6 cm^(-1)),与此同时整机光路无机械可动部件,可靠性高便于实现便携式设计。通过样机进行测试,证明该技术方案具备高灵敏度、较好荧光抑制效果、宽检测范围和较高光谱分辨率等优势。通过研制的双波长近红外拉曼光谱仪获得了铀腐蚀产物、有机涂层下的LiH潮解产物的清晰拉曼信号,解决了特种材料无损检测的技术难题。该技术也适用于其他研究及检测领域,特别是拉曼散射截面小、荧光背景高的物质检测。由于双波长近红外拉曼光谱仪可覆盖200~3 700 cm^(-1)检测范围,为多数水合物、含羟基及氨基官能团物质的拉曼检测提供了一种可行的技术途径。

关键词：荧光抑制高波数无损检测便携式拉曼光谱仪双波长激发

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一种小型火工机构的输出计算及其验证

宇航学报 2024年第2期45卷 231-239页

作者：杜永刚王雪松刘轶鑫康昌玺雷小光张文台孙永壮中国空间技术研究院兰州空间技术物理研究所兰州730000

针对某折叠翼展开机构的小型化难题,研究了一种小型火工机构。利用内弹道理论建立了该火工机构的输出理论模型,通过理论模型计算和优化了机构参数,并用有限元法校验了计算结果。测试结果表明:该原型机具备了小型特点,其输出角度达到了12... 详细信息

针对某折叠翼展开机构的小型化难题,研究了一种小型火工机构。利用内弹道理论建立了该火工机构的输出理论模型,通过理论模型计算和优化了机构参数,并用有限元法校验了计算结果。测试结果表明:该原型机具备了小型特点,其输出角度达到了128.5°。在逆风和顺风负载下,该火工机构的工作时间均小于200 ms,其最大角速度不大于3 000 (°)/s,试验数据证实该火工机构具备缓冲作用,理论计算结果和试验数据基本一致。研究成果可作为薄型折叠翼的一种设计方法,为薄型折叠翼的工程应用奠定技术基础。

关键词：火工机构折叠翼小型化理论模型验证

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深空探测超宽光谱定标黑体源研制

光子学报 2024年第2期53卷 127-139页

作者：董惠文张家平练敏隆肖大舟王伟刚鲁越晖北京空间机电研究所北京100094 宁波大学物理科学与技术学院宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

针对深空探测超宽光谱定标黑体源的关键技术问题,构建了一种基于优化微结构和纳米超黑涂层的深空探测星上黑体定标源。基于有限元方法仿真,验证了微锥结构不同宽高比与黑体发射率间的对应关系,确定了周期性线阵V槽结构相对于平面结构在... 详细信息

针对深空探测超宽光谱定标黑体源的关键技术问题,构建了一种基于优化微结构和纳米超黑涂层的深空探测星上黑体定标源。基于有限元方法仿真,验证了微锥结构不同宽高比与黑体发射率间的对应关系,确定了周期性线阵V槽结构相对于平面结构在黑体发射率方面的提升作用。优化星上黑体源高发射率微结构,优选空间超黑高发射涂层,设计星上黑体源高精度测温系统,进而完成黑体源工程设计。最后,通过星上黑体源发射率计量及实验室辐射定标稳定性测试进行验证。检测结果表明,深空探测超宽光谱定标黑体源具有超宽光谱范围、高发射率、高温度稳定性等特点,其光谱范围为5~50μm,法向平均发射率为0.986,温度稳定性达到0.16 K。该定标黑体源可大幅提升高发射率辐射定标源的光谱范围,为深空探测载荷的在轨高精度星上辐射定标提供支撑。

关键词：深空探测定标超宽光谱高发射率 PID控温高稳定性

基于事件触发机制的动力定位系统神经自适应控制

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哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 198-203页

作者：孙创覃月明夏天夏国清宜昌测试技术研究所湖北宜昌443003 上海船舶工艺研究所上海200032 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对含模型参数不确定和环境干扰的水面船动力定位控制问题,本文提出了一种基于事件触发机制的神经自适应控制算法。结合径向基函数神经网络和最小学习参数算法设计自适应项补偿环境干扰和模型参数不确定。设计的自适应项仅有3个在线学... 详细信息

针对含模型参数不确定和环境干扰的水面船动力定位控制问题,本文提出了一种基于事件触发机制的神经自适应控制算法。结合径向基函数神经网络和最小学习参数算法设计自适应项补偿环境干扰和模型参数不确定。设计的自适应项仅有3个在线学习参数,减少了传统神经网络自适应技术的参数学习个数。再结合动态面控制技术和事件触发机制设计动力定位控制器,其中引入一种事件触发机制降低控制器到执行机构的信息传输负担,同时降低执行机构的动作次数。使用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。通过仿真试验和对比分析验证了提出控制律的有效性。

关键词：动力定位系统动态面控制事件触发机制最小学习参数神经网络

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基于自适应径向基网络的热防护结构可靠性评估

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工程力学 2024年第9期41卷 234-244页

作者：董朋虎陈强李彦斌张旭东马晗费庆国东南大学机械工程学院南京211189 江苏省空天机械装备工程研究中心南京211189 北京空天技术研究所北京100074

针对复杂载荷下热防护结构可靠性评估效率低、分析精度差等问题,该文提出一种基于自适应径向基神经网络的可靠性评估方法。通过引入非线性收敛因子,对传统灰狼优化算法进行改进;采用改进后的灰狼算法优化径向基神经网络的中心点个数和... 详细信息

针对复杂载荷下热防护结构可靠性评估效率低、分析精度差等问题,该文提出一种基于自适应径向基神经网络的可靠性评估方法。通过引入非线性收敛因子,对传统灰狼优化算法进行改进;采用改进后的灰狼算法优化径向基神经网络的中心点个数和扩展常数,建立精确预示热防护结构应力响应的自适应径向基网络模型;开展热防护结构的仿真和试验研究。结果表明:通过引入非线性收敛因子,大幅提高了灰狼算法的优化性能;该文提出的自适应径向基网络可以在小样本条件下建立高精确的代理模型;基于该文方法获得的可靠性分析结果与蒙特卡罗仿真结果、试验结果具有较好的一致性。

关键词：热防护结构灰狼优化算法径向基神经网络复杂环境可靠性

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石墨烯场效应晶体管的X射线总剂量效应

物理学报 2024年第5期73卷 344-350页

作者：李济芳郭红霞马武英宋宏甲钟向丽李洋帆白如雪卢小杰张凤祁湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 西北核技术研究所西安710024

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型... 详细信息

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构;200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是V_(Dirac)和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.

关键词：石墨烯场效应晶体管 X射线辐照总剂量效应

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“群对群”协同对抗的规划与制导问题研究

中国科学：技术科学 2024年第3期54卷 377-390页

作者：江涌王林波王蒙一中国长峰机电技术研究设计院北京100854 北京电子工程总体研究所北京100854

随着未来空天飞行器的飞行速度和机动性不断增强,以及集群规模化攻击样式的发展,防御方传统的“一对一”对抗模式已经难以适用,采用多个飞行器形成集群,以“群对群”的协同方式进行对抗,将成为一种有效的技术途径.本文针对群体目标的对... 详细信息

随着未来空天飞行器的飞行速度和机动性不断增强,以及集群规模化攻击样式的发展,防御方传统的“一对一”对抗模式已经难以适用,采用多个飞行器形成集群,以“群对群”的协同方式进行对抗,将成为一种有效的技术途径.本文针对群体目标的对抗场景,探讨了“群对群”协同对抗的规划与制导问题.首先系统介绍了空天目标攻击样式和目标特性的发展,总结提炼研究的背景需求与典型场景;再针对典型场景提出了群对群协同对抗的初步方案,简述了国内外研究情况,并梳理了规划与制导的关键技术,包括编组构建与目标分配、集群目标建模与估计、集群协同围捕与制导、集群编队随动保持与控制等;然后结合部分关键技术的研究进展,对重点问题进行了数字仿真,初步验证其可行性;最后针对群对群协同对抗的规划与制导技术的应用前景与发展方向进行了展望.

关键词： “群对群” 协同对抗规划与制导协同围捕

利用近震Sp转换波到时和远震接收函数P波峰值延迟研究华北盆地浅部结构

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2272-2290页

作者：朱冰清王伟涛谢俊举李志伟姚新强黄翔卞真付林逸中国地震局地球物理研究所北京100081 中国空间技术研究院北京卫星环境工程研究所北京100094 天津市地震局天津300180

收集2017—2020年中国地震科学探测台阵在华北地区布设观测宽频带流动地震观测台采集的高信噪比近震远震地震波形,采用远震接收函数P波峰值延迟和近震Sp转换波到时对华北沉积层厚度进行了估算.由远震接收函数P波峰值延迟,近震Sp转换波和... 详细信息

收集2017—2020年中国地震科学探测台阵在华北地区布设观测宽频带流动地震观测台采集的高信噪比近震远震地震波形,采用远震接收函数P波峰值延迟和近震Sp转换波到时对华北沉积层厚度进行了估算.由远震接收函数P波峰值延迟,近震Sp转换波和S波到时差方法推断的华北地区沉积层厚度在6~7 km,燕山造山带区域沉积层厚度较小,结晶基底埋深一般小于1 km,华北盆地中部和东南部盆地结晶基底埋深较厚,厚度普遍大于3 km,局部厚度可达7 km.盆地内地垒式隆起区邢衡隆起有3 km厚度的沉积层,冀中坳陷、黄骅坳陷厚度6~7 km;沉积层厚度与地质构造相对应,坳陷区沉积层厚度较大,隆起区沉积层厚度较小,体现了沉积盆地内部不同二级块体的沉降差异.震相拾取误差、震源方位角和震中距对沉积厚度计算结果影响不明显;进行时深转换采用的一维速度模型准确性对计算结果存在一定影响.总体来说,远震接收函数P波峰值延迟和近震Sp转换波到时可以研究沉积层厚度,能够可靠、有效地确定沉积层厚度结构的特征,为地震风险评估提供基础信息.

关键词：沉积层近震Sp转换波到时远震接收函数P波峰值延迟