神龙一号真空系统研制

加速器真空系统的主要作用是减小电子束在传输过程中的束流损失以及满足加速器部件的真空绝缘要求。神龙一号真空系统研制是在理论分析和实验结果的基础上,就真空系统如何配置、真空梯度和漏率选择等方面的问题进行研究,并在满足加速器物理需求的前提下,选择最有效的真空系统设计方案。神龙一号真空系统采用1台抽速为1200L/s的罗茨-滑阀泵机组作为前级,采用43台抽速为400～500L/s的涡轮分子泵作为主泵,涡轮分子泵沿束线均匀分布。目前,神龙一号在开机1h以内,系统真空度达到5×10-4Pa,真空系统运行稳定可靠,满足设计要求。     

模拟原子氧环境的真空摩擦试验装置

将超高真空系统、原子氧束流源和球-盘式摩擦试验机优化集成,研制出可在地面实验室条件下模拟低地球轨道原子氧和超高真空环境的摩擦试验装置.所研制的试验装置在无油真空环境下工作,极限压强达2.0×10-7Pa,漏率小于2.0×10-11Pa·m3/s;原子氧束流的通量密度大于3.0×1019atoms/m2·s,能量1～10eV,束流直径40mm,辐照距离达100mm,在1～100mPa气压范围内工作状态稳定;球-盘摩擦试验机的法向载荷为1～10N(最大接触压强达1.5GPa以上),试盘转速在0～3000r/min范围内连续可调,摩擦力可精确测量并连续记录.采用所研制的试验装置和CZM-1真空摩擦试验机对MoS2溅射薄膜试样进行比对试验,结果表明,所研制的装置具有较高的可靠性和较好的可比性.该装置可用于研究材料在地球低轨道环境中的摩擦学性能和破坏机制,为空间摩擦学研究提供基本试验手段和技术保障.     

残余气体对直线感应加速器束流发射度的影响

把残余气体散射作为一种各向同性微扰力引入轴对称直流带电粒子束的均方根(RMS)包络方程，从中得到了气体散射作用导致束流发射度增长的表达式。结合“神龙一号”加速器束流传输系统的设计参数，计算了气体散射作用引起的束流发射度增长。结果表明：要想将残余气体分子散射的作用减小到可以忽略的程度，要求束流传输系统的真空度高于0．3mPa，而目前的真空设计指标(0．5mPa)只处于免强可以接受的水平。同时，简要说明了相关的抑制措施。     

半球谐振陀螺真空度要求分析

空气阻尼是影响半球谐振陀螺精度的重要因素,直接影响了其核心零件谐振子的品质因数Q。首先,根据半球谐振陀螺的工作原理和结构特点,研究了在不同真空度环境下、克努森系数K_n不同取值范围内空气阻尼对半球谐振陀螺的作用;进而,推导出相应的空气阻尼计算公式,计算出谐振子的Q值,得出了高精度谐振陀螺必须工作在K_n10的分子流阶段,在此阶段Q值关于真空度的对数曲线等比例提高。最后通过某型半球谐振陀螺进行实验验证,实验结果与理论分析计算相吻合,验证了理论分析的正确性。为半球谐振陀螺的真空设计提供理论依据。     

真空低温环境下超声马达驱动特性研究― 空载特性

利用自制的一套真空低温超声马达摩擦驱动特性测试系统,选取了4种工程塑料作为超声马达转子摩擦材料,测试出超声马达在真空低温环境下的空载转速,研究了真空度、环境温度和摩擦材料等因素对行波超声马达空载特性的影响.结果表明,随着真空度的增加,马达的空载转速下降;随着环境温度的降低,马达的空载转速下降.比较了所选4种工程塑料的驱动特性,筛选出一种在真空低温环境下空载特性较好的超声马达转子摩擦材料.     

石油钻井旋转导向实验转台测试系统设计

设计了一种实验转台测试系统,主要用于在实验室环境下验证石油钻井旋转导向工具可行性并测试其性能参数。提出了总体方案,设计并完成了系统的关键组成部分：两轴手动转台、合力测试仪、惯性测量模块、信号处理系统,完成了计算参数和姿态误差角测试实验。实验结果表明,所设计的各部分工作正常,满足系统的总体要求。这为将来石油钻井导向工具的井下实验打下很好的基础。     

Φ100/30mm口径二级轻气炮研制

Φ100/30mm口径二级轻气炮主要用于EFP(Explosively Formed Projectile爆炸成形弹丸)、PELE(Penetrator with Enhanced Lateral Efficiency横向效应增强型侵彻弹)、分段杆条等杀伤元件对各类目标毁伤机理及高应变率材料动态性能等领域的高速、超高速撞击实验研究。该气炮以Φ100mm单级压缩气炮作为首级驱动,加装可拆卸的Φ30mm发射管,实现了一、二级气炮的功能。本文主要介绍了该气炮的高压锥段、发射管、膜片及活塞等关键零部件的结构设计、调试及实验研究情况。目前该炮作为一级气炮已将20kg弹丸驱动到349m/s,1kg弹丸驱动到1157m/s;作为二级气炮已将100g弹丸驱动到3005m/s,400g弹丸驱动到1520m/s。     

12MeV LIA前级真空系统控制改进

真空辅助系统的能力直接影响到12MeV直线感应电子加速器运动和实验，通过对真空辅助系统控制线路的重新设计，改进了真空系统的自动控制运行能力，由单机单组的低真空设备改进为分组成套运行方式，并采用自动控制程序，实现了两套机组运行相互补充，并进行了人为故障试验，验证了改进后的真空系统的可行性。     

磁驱动单侧飞片实验的数值模拟

磁驱动单侧飞片实验的数值模拟通常可不考虑厚的阴极的运动状态和厚度方向上烧蚀宽度的影响,采用单侧计算模型进行模拟。为了理解磁驱动单侧飞片实验可采用单侧计算模型的原因,为磁驱动单侧飞片实验的单侧计算建模提供理论依据,建立了磁驱动单侧飞片实验的双侧计算模型,并对PTS-061、PTS-064磁驱动单侧飞片实验进行了模拟分析。在PTS-061、PTS-064实验中,飞片的电流加载面的位移随着时间的增加持续增大;厚的阴极的电流加载面的位移不随时间的增加持续增大,在磁驱动实验中后期基本保持不变。PTS-061实验结束时,飞片的电流加载面的位移为4.9 mm,阴极电流加载面的位移仅为1.7 mm。PTS-064实验结束时,飞片的电流加载面的位移为4.1 mm,阴极电流加载面的位移仅为0.9 mm。磁驱动单侧飞片实验能采用单侧计算模型模拟的原因,不是阴极板面保持位置不动,而是阴极电流加载面的位移不随时间持续增加;在磁驱动实验后期,飞片电流加载面位移对边界磁场的影响远大于阴极电流加载面的位移对边界磁场的影响。

     

基于软件GPS接收机的高动态跟踪环路设计

介绍了三阶载波跟踪环路的设计方法,并在MATLAB软件上通过低动态实验和高动态仿真实验对设计的跟踪环路性能进行验证。低动态实验采用中频信号采样器采集的真实GPS信号,高动态实验采用GPS信号仿真器生成的高动态仿真信号。实验结果表明,基于软件GPS接收机设计的二阶载波跟踪环路可满足一般低动态要求,而三阶载波环路则可满足载体相对于卫星加速度为10个g的高动态要求。     

微喷测量中真空度对Ф2mm压电石英传感器的影响初探

针对Ф2mm压电石英传感器有效测试面积小、信号弱、易受干扰的特点，对不同真空度、不同飞片速度下的空气冲击波压力进行计算分析，得出在20Pa以下的真空度中进行微喷测量时，残存空气对Ф2mm压电石英传感器的影响可以忽略；利用此条件下的实验数据，估算了影响Ф2mm压电石英传感器真空度的上限值。     

网络爆轰驱动飞片的设计技术

提出使用炸药网络爆轰技术,设计了一种新型的低速飞片击靶加载装置,结合数值模拟和实验测 量,对驱动飞片的速度、平面性及装置结构参数进行了系统分析。实验结果表明,无氧铜飞片可以使直径 100mm、厚度3mm 的飞片在飞行距离2mm 内达到稳定的飞行状态,击靶速度在200~350m/s范围内连 续可调,飞片击靶平面范围大、速度均匀、平面性好,为实现低冲击应力的一维应变加载提供了参考。     

负压环境对乳化炸药爆炸温度场和有害效应的影响

为了探究负压条件下乳化炸药的爆轰反应机制,利用自制的可视化球形爆炸罐,通过高速摄像机、压力传感器和噪声仪分别记录乳化炸药的爆炸火焰传播过程、爆轰波压力和爆炸噪声,采用比色测温技术重构了爆炸火球的二维温度场,并深入研究了初始真空度对乳化炸药爆炸温度场、爆轰波特征参数以及爆炸噪声的影响。实验结果表明：随着初始真空度的提高,爆炸火球亮度更高,持续时间更长,形态更稳定;当真空度为0 k Pa时,火球在19.35μs时破裂,而当真空度为100 k Pa时,火球在58.05μs才开始破裂;低初始真空度对火球温度影响较小,而60 k Pa以上的初始真空度会显著提高乳化炸药的爆炸温度;冲击波峰值压力和比冲量均随着初始真空度的升高而降低,但初始真空度对冲击波正压作用时间变化的影响不明显。AUTODYN数值模拟结果表明,随着真空度的提高,冲击波峰值压力降低,冲击波速度逐渐降低至与爆轰产物的膨胀速度接近。此外,初始真空度的提高有利于降低爆炸噪声,与常压相比,当罐体内真空度为100 k Pa时,爆炸噪声的声压级降低了35.9 d B,降幅为29.8%。     

半穿甲弹设计及穿甲实验研究

为提高半穿甲弹的穿甲能力,设计了一种贫铀半穿甲实验弹。对实验弹的飞行稳定性进行了理论分析及数值模拟,两种方法计算得到的实验弹稳定储备量基本吻合,且能够满足实验弹的飞行稳定性要求。采用100mm滑膛炮,开展了贫铀半穿甲弹侵彻装甲靶板实验。实验结果表明,实验弹飞行稳定,与理论分析及数值模拟结果一致;实验弹在25°倾角下贯穿三层20mm厚GY4装甲钢,且回收到的弹体基本完好。通过对实验后的实验弹和靶板进行分析,认为贫铀半穿甲弹的穿甲能力较强。     

一种基于气体炮加载技术和惯性抛射原理的水冲击实验装置

基于气体炮加载技术和惯性抛射原理,研制了一套水冲击实验装置,可实现规则形状水柱按照设定速度发射。该装置在活塞推射技术的基础上,设计了一个抛射筒取代活塞,将水柱装在抛射筒内;利用气体炮产生的动力加载抛射筒,达到设定速度时撞击缓冲件得到减速,筒内水柱在惯性作用下飞出。抛射筒材料采用高强度合金钢,缓冲件材料采用橡胶,抛射筒在装置发射水柱后可再次使用。使用该装置开展了?200 mm×1 m尺寸水柱的发射实验,水柱速度及形状均满足水冲击实验的要求;采用非接触的光电测速方法测量了发射速度,与理论计算结果比较符合。     

注入器二极管区约束磁场的匹配设计研究

从分析影响注入器低能强流电子束稳定传输的主要因素出发，提出了注入器二极管区约束磁场匹配设计条件：阴阳极间足够高的磁场梯度和阴极面零磁场发射。阐述了满足匹配条件的磁场配置的设计方法，并利用数字模拟对设计方法进行了验证。     

埋头弹药发射过程药筒力学特性分析

埋头弹药是一种新型战场用弹药,自动机采用旋转闭锁新原理,供弹与退壳同步进行。在发射过程中埋头弹药的工况不同于传统的弹药筒,针对埋头弹药在特殊工作条件下药筒内压变化及变形特征,分析了药筒的动力学过程,获得了药筒在贴壁前、贴壁后、卸载过程的力学特性。通过数值分析发现:在最大膛压为400MPa条件下,聚乙烯药筒性能良好,卸压后能迅速弹性恢复。在此基础上设计了金属与塑料耦联的35mm埋头弹药筒,射击实验表明该药筒满足连发射击要求。     

钛硅碳衍生碳涂层在真空中的摩擦与磨损行为研究

采用高温氯化法(800℃,5%Cl2+Ar)制备了钛硅碳衍生碳涂层(CDC@Ti_3SiC_2).通过真空浸渍处理,将1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体(LP106)浸渍到多孔层状结构的CDC@Ti_3SiC_2涂层中,得到固-液复合润滑涂层(CDC@Ti_3SiC_2-LP106).以Si_3N_4球为摩擦配副,分别考察了Ti_3SiC_2、CDC@Ti_3SiC_2和CDC@Ti_3SiC_2-LP106涂层在两种真空模式下的摩擦磨损性能.这两种真空模式分别为固定真空度(10–4Pa)和改变真空度(由105Pa逐渐减小至10–4Pa).随着真空度的增大,CDC@Ti_3SiC_2涂层的摩擦系数呈现先减小后增大的趋势.相比较而言,CDC@Ti_3SiC_2-LP106涂层的摩擦系数低且对真空度变化不敏感.在两种真空模式下,CDC@Ti_3SiC_2和CDC@Ti_3SiC_2-LP106涂层均显著减小了Ti_3SiC_2的摩擦系数,但其抗磨损性能并没有明显提高.     

聚四氟乙烯在真空条件下的摩擦特性

本文描述了一台专用的真空摩擦试验装置,并给出了真空度为10~(-3)托下,PTFE-花岗石、PTFE—镀铬铜和PTFE—钢球三种摩擦副材料的f-v实验曲线;给出了接触压力为不同数值时PTFE—花岗石的动、静摩擦系数,并比较了它们在大气和真空下的f—v曲线。试验结果表明,PTFE—花岗石的动、静摩擦系数之差是三种摩擦副中最低的,仅为0.02。而PTFE—镀铬铜的动摩擦系数最低(0.067),但其动、静摩擦系数之差最大。故选用PTF正-花岗石作为真空中低速、低负荷工作台导轨面材料有可能收到减小低速爬行的效果。     

三向受压状态下轻骨料混凝土的变形性能及损伤分析

以侧向压力为变化参数,共设计了33个Φ100mm×200mm粉煤灰陶粒轻骨料混凝土圆柱体试件进行常规三轴试验,试验观察了三轴受压试件的表观变化及其破坏形态,深入分析了轻骨料混凝土的初始弹性模量、峰值应变、延性系数、耗能系数等力学性能以及损伤演变过程.研究结果表明:在单轴受压时,轻骨料混凝土表现为纵向劈裂破坏,在三轴受压...