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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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5A发射电流空心阴极热特性模拟分析

国防科技大学学报 2024年第5期46卷 159-167页

作者：代鹏孙明明耿海谷增杰王东升兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点试验室甘肃兰州730000

采用有限元分析方法,建立了国产5 A空心阴极的热仿真模型,并进行了模型校验和典型工况下的温度场分析。结果显示:模型能够较好地反映空心阴极内部的能量传动过程,温度的仿真结果与试验比对误差小于5%;加热电流是造成空心阴极温度差异的... 详细信息

采用有限元分析方法,建立了国产5 A空心阴极的热仿真模型,并进行了模型校验和典型工况下的温度场分析。结果显示:模型能够较好地反映空心阴极内部的能量传动过程,温度的仿真结果与试验比对误差小于5%;加热电流是造成空心阴极温度差异的主要原因;环境温度主要影响着空心阴极的外部部件温度,并且在太阳辐照影响时的高温环境更有利于推力器的启动;空心阴极加热且处于自持放电状态时,发射体温度在环境温度0℃和94℃下分别达到2 122℃和2 126℃,已接近发射体材料的耐温极限,因此空心阴极必须避免此极端使用工况。

关键词：离子推力器空心阴极典型工况热特性分析

磁场对电子回旋共振中和器等离子体与电子引出影响的数值模拟

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物理学报 2024年第16期73卷 181-189页

作者：罗凌峰杨涓耿海吴先明牟浩西北工业大学航天学院西安710072 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

10 cm电子回旋共振离子推力器(ECRIT)的ECR中和器是关键部件,其内部磁场是影响中和器性能的重要因素.磁场的均匀性和磁阱位置是磁场特征的重要表现,制约等离子体与电势的分布规律、电子引出过程及中和器性能.本文分别建立磁场均匀性低... 详细信息

10 cm电子回旋共振离子推力器(ECRIT)的ECR中和器是关键部件,其内部磁场是影响中和器性能的重要因素.磁场的均匀性和磁阱位置是磁场特征的重要表现,制约等离子体与电势的分布规律、电子引出过程及中和器性能.本文分别建立磁场均匀性低、磁阱位于电子引出孔上游和磁场均匀性高、磁阱位于电子引出孔下游的ECR中和器PIC/MCC模型,在给定参数条件下,开展等离子体和电势分布规律及电子引出过程的数值模拟研究并分析其对中和器性能的影响.结果表明,磁场均匀性高、磁阱位于电子引出孔下游时,中和器内整体电势分布较均匀,电子容易朝磁阱区迁移,低引出电势引出高电子束流,其性能高于磁场均匀性低、磁阱内置的中和器.研究工作将为发展高性能的ECR中和器奠定重要基础.

关键词：电子回旋共振中和器 PIC/MCC模拟电子引出

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离子辐照对材料磁性的调控及其应用

物理学报 2024年第13期73卷 28-43页

作者：郭玺左亚路崔宝山申铁龙盛彦斌席力兰州大学物理科学与技术学院兰州730000 中国科学院近代物理研究所兰州730000

离子辐照技术具有离子束能量密度高、实验条件可精确控制,且不受化学剂量比影响的特点,利用离子束辐照材料,可实现定向掺杂,或精确引入和调控现缺陷位和密度等优势,因此在多个领域,如材料改性、芯片制造、生物医学、能源及化工领域都得... 详细信息

离子辐照技术具有离子束能量密度高、实验条件可精确控制,且不受化学剂量比影响的特点,利用离子束辐照材料,可实现定向掺杂,或精确引入和调控现缺陷位和密度等优势,因此在多个领域,如材料改性、芯片制造、生物医学、能源及化工领域都得到了广泛应用.尤其在磁性材料改性领域,该技术能够通过细致控制离子束的能量、剂量和辐照方向,实现对磁性材料的定制化性能优化.为进一步提升磁性材料的性能并探索新的磁性器件,本文深入地探讨了离子辐照如何精确调制各种磁相互作用,并分析其对自旋霍尔效应和磁结构动力学的影响.首先着重介绍了离子辐照在调控垂直磁各向异性、交换偏置及RKKY相互作用等磁性特征方面的最新研究成果.这些调控手段对于理解和优化磁性材料的微观结构和性质至关重要.接着,本文详细地探讨了离子辐照在调控自旋轨道力矩器件中的重要作用.这些应用展示了离子辐照技术在设计高性能磁性存储和处理器件方面的潜力.最后,还讨论了辐照离子种类、能量、剂量、辐照面积等参数对磁斯格明子成核位置、密度、尺寸、稳定性以及磁斯格明子霍尔效应的调控作用,阐明了离子辐照改变磁斯格明子生成、湮灭、运动规律等方面的内在机理,为制备基于磁斯格明子运动的低功耗存储器件提供新的途径.此外,本文还就离子辐照技术在未来多功能磁性传感器及信息存储磁介质制备方面的可能应用进行了前瞻性分析.离子辐照技术为磁性材料的性能调控和应用扩展提供了新的可能性.随着研究的深入,这项技术有望在未来的材料科学、电子器件以及信息技术等多个领域发挥更大的作用.

关键词：离子辐照磁相互作用能自旋轨道力矩磁斯格明子

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一种双工位NEG吸气性能测试装置设计

真空科学与技术学报 2024年第3期44卷 243-251页

作者：戎振华成永军陈联孙雯君董猛周超冯天佑马占吉兰州空间技术物理研究所兰州730000

文章设计了可选择定压法或定容法测量非蒸散型吸气剂(NEG)吸气性能的测试装置,装置设计有两个结构对称的测试工位,可同时对两个测试样品进行预处理和性能测试,装置结构设计合理紧凑,测试效率高。测试装置可直接通过软件输出吸气速率和... 详细信息

文章设计了可选择定压法或定容法测量非蒸散型吸气剂(NEG)吸气性能的测试装置,装置设计有两个结构对称的测试工位,可同时对两个测试样品进行预处理和性能测试,装置结构设计合理紧凑,测试效率高。测试装置可直接通过软件输出吸气速率和吸气量等性能参数。测试结果表明该装置本底真空度高,其中样品室真空度优于1×10^(−7) Pa,漏放气速率小于3×10^(−7) Pa·L/s;测试数据精度高且可靠,其中吸气速率测量精度达1 mL/s,吸气量测量精度达1 Pa·mL。

关键词：双工位定压法定容法吸气性能小孔流导

高低温对碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶的性能影响

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工程塑料应用 2024年第9期 119-125页

作者：李玉峰赵积鹏张海于斌兰州空间技术物理研究所

为了获得T1000碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶环境适应能力，有效地掌握气瓶高低温适应性固有规律，以容积50 L、工作压力30 MPa的复合材料气瓶(钛为内衬、碳纤维/环氧树脂为复合层)为研究对象，首先介绍了高低温循环下带压气瓶(在-40... 详细信息

为了获得T1000碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶环境适应能力，有效地掌握气瓶高低温适应性固有规律，以容积50 L、工作压力30 MPa的复合材料气瓶(钛为内衬、碳纤维/环氧树脂为复合层)为研究对象，首先介绍了高低温循环下带压气瓶(在-40～80℃范围内成功通过热真空、热循环验证，具备高压承载能力)的热真空、热循环试验数据，然后采用与气瓶相同复合材料的拉伸试样(缠绕角分别为0°和90°)，通过高低温极限摸底试验获得了复合材料经历不同梯度高低温后的拉伸性能数据，通过数据比对分析获得了高低温影响拉伸强度衰减的规律。同时，提出了一种高低温极限摸底试验的可靠性评估方法。结果表明，在-50～100℃范围内，试样拉伸强度及断裂伸长率变化较小；当温度高于100℃时，纤维和树脂的性能发生衰减，导致拉伸强度明显降低；当温度低于-50℃时，树脂的性能发生衰减，纤维受到的影响较小。试样高低温极限摸底试验的可靠度大于0.999，表明采用拉伸试样高低温拉伸强度数据的替代方式具有较高的等效性。

关键词：复合材料高压气瓶 T1000碳纤维缠绕气瓶环境适应性高低温影响

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聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯形状记忆复合材料

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功能高分子学报 2024年第2期37卷 113-120页

作者：杨增辉王炎张新瑞王廷梅王齐华中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000

以高分散性的氧化石墨烯(GO)作为增强相,通过溶剂挥发、高温环化的方法制备了聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯(PI-PHT)形状记忆复合材料。利用核磁、红外光谱、热重分析等对材料的结构和热稳定性进行表征,通过万能试验机对复合材料的... 详细信息

以高分散性的氧化石墨烯(GO)作为增强相,通过溶剂挥发、高温环化的方法制备了聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯(PI-PHT)形状记忆复合材料。利用核磁、红外光谱、热重分析等对材料的结构和热稳定性进行表征,通过万能试验机对复合材料的力学性能进行测试,通过动态热机械分析仪对热机械性能、形状记忆性能、形状回复力等进行分析。结果表明:引入石墨烯后,复合材料的强度、韧性、热机械性能以及形状记忆性能明显提升,其中当GO的质量分数为5%时,复合材料的拉伸强度和韧性分别达到105.7 MPa和12.4 MJ/m~3(相比未添加GO的PI-PHT分别提高了1.3倍和2倍),并且其形状固定率、回复率和回复应力分别达到了97.2%、92.6%和9.46 MPa。

关键词：聚酰亚胺形状记忆石墨烯聚六氢化三嗪力学性能

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类氦C离子诱发不同金属厚靶原子的K-X射线

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物理学报 2024年第4期73卷 136-143页

作者：梅策香张小安周贤明梁昌慧曾利霞张艳宁杜树斌郭义盼杨治虎咸阳师范学院离子束与光物理实验室咸阳712000 中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 中国科学院近代物理研究所兰州730000

利用中国原子能科学研究院HI-13MV串列加速器上提供的动能为15—55 MeV的类氦C离子分别轰击Fe,Ni,Nb和Mo金属厚靶,采用HpGe探测器测量了K-X射线,获得了相应的K-X射线的发射截面.本文中由于各个靶原子外壳层电离度的不同,类氦C离子与Fe,N... 详细信息

利用中国原子能科学研究院HI-13MV串列加速器上提供的动能为15—55 MeV的类氦C离子分别轰击Fe,Ni,Nb和Mo金属厚靶,采用HpGe探测器测量了K-X射线,获得了相应的K-X射线的发射截面.本文中由于各个靶原子外壳层电离度的不同,类氦C离子与Fe,Ni靶原子相互作用发射的K_(β)与K_(α)X射线的分支强度比随入射离子动能增加而减小,而Nb,Mo靶原子发射的K-X射线分支强度比变化不明显.利用厚靶截面公式计算了靶原子K-X射线的发射截面,并与不同的理论模型及质子的结果进行了对比.结果表明随类氦C离子动能的增大,Fe,Ni靶原子发射的K_(β)与K_(α)X射线的总产生截面与考虑多电离的两体碰撞近似修正模型最为符合Nb,Mo靶原子发射的K_(β)与K_(α)X射线的总产生截面与平面波恩近似模型的理论值最为接近.质子与单核子C离子能量相同时,质子比类氦C离子激发不同靶的K-X射线产生截面约小3个数量级.

关键词： X射线粒子束截面两体碰撞近似平面波恩近似

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放电通道长径比对霍尔推力器性能的影响

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 99-105页

作者：李春波郭宁杨三祥高俊雪佳强兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

为了获得霍尔推力器放电通道长度与宽度的最佳匹配关系,提升推力器性能,以兰州空间技术物理研究所研制的LHT-70霍尔推力器为研究对象,利用一维流体模型,研究了阳极工质流率对比冲、推力的影响,并通过与试验数据比对,验证了模型的合理性... 详细信息

为了获得霍尔推力器放电通道长度与宽度的最佳匹配关系,提升推力器性能,以兰州空间技术物理研究所研制的LHT-70霍尔推力器为研究对象,利用一维流体模型,研究了阳极工质流率对比冲、推力的影响,并通过与试验数据比对,验证了模型的合理性。在此基础上,研究了放电通道长径比α(长度与宽度的比值)对霍尔推力器性能的影响。结果表明,随着放电通道长径比的增加,电子温度降低,电子密度增加,电离率上升,离子密度增加,但由于中性原子密度与离子壁面损失增大,工质利用率下降;放电通道出口处电势降、比冲、推力和效率先增大后减小。由工质利用率、比冲、推力和效率随放电通道长径比增加而变化的趋势可知,在固定放电通道体积与内径,增加长度时,当放电通道长径比介于1.80~2.05,霍尔推力器性能达到最优。研究结果将为霍尔推力器的优化设计提供理论指导。

关键词：霍尔推力器放电通道长径比放电特性性能参数流体模拟