太阳与地磁活动对超低轨重力卫星电推进系统工作的影响

面向当前第25太阳活动周,评估太阳与地磁活动对超低轨重力卫星电推进系统工作的影响。通过对超低轨道重力卫星进行轨道仿真和分析GOCE任务数据,得出大气阻力的变化规律,并获得了太阳活动极大年附近任务和极小年附近任务对携带工质量的影响、地磁暴对电推进系统保持“无拖曳”工作的影响。结果表明：其余情况相同下,卫星在太阳活动低年附近任务的工作轨道高度可较高年降低约20 km,有利于提高重力信号强度。强地磁暴通常引起超低轨道卫星阻力增加30%～90%,飞行控制需为克服地磁暴影响留足够的推力裕度。推力器设计应保证最大推力的10%～70%推力区间具有高比冲,且着重考虑此区间的寿命问题。     

脉冲激光烧蚀推进技术的航天应用进展

脉冲激光烧蚀推进技术具有比冲高和推力可精确控制的特点,既可用于发射有效载荷也可用于星载动力,甚至可用小行星表面物质作为推进剂使其偏转轨道,因此,在航天领域得到越来越多关注。围绕激光单级入轨发射、同步轨道和火星轨道运输;激光微推力器用于航天器姿轨控,以及激光与电组合推进;激光烧蚀操控cm级空间碎片的轨道,以及激光烧蚀操控较大尺寸碎片的姿态;激光烧蚀偏转小行星轨道等方面,对脉冲激光烧蚀推进技术在航天领域研究现状和进展,进行了系统全面地归纳和总结,并对激光平均功率、波长、脉宽和推进剂选材等关键问题,进行了详细分析。     

高频感应等离子体流动模型与微型电推进器流场特性分析

微型射频离子推力器具有结构简单、 工作寿命长、 推力动态范围大、 性能调节响应灵敏等特点,是国际微电推进领域的研究热点之一.射频离子推力器电离室内的感性耦合放电等离子体特性和推力器的性能密切相关.为此,文章建立了低气压、小尺寸微型射频离子推力器电离室内感性耦合等离子体流体模型,开展了电磁场、流场、化学反应浓度场的多物理...     

电子在均匀电场和磁场中运动的稳定性

本文在经典力学的范围内研究电子在均 匀电场和磁场中运动轨道的稳定性，我们得到三条主要结论：（１）当电子在均匀电场中运动 时，它的抛物线轨道是不稳定的；（２）当电子 在均匀磁场中运动时，在与磁场垂直的平面内， 电子的圆轨道是稳定的、而在顺着磁场方向，电 子的轨道不稳定；（３）当电子在均匀正交的电 磁场中运动时，在与磁场垂直的平面内，电子 的摆线轨道是稳定的，而在顺着磁场方向，电 子的轨道不稳定．     

水滴烧蚀多脉冲激光推进性能

 用实时的推力测试方法研究了水滴烧蚀模式多脉冲TEA CO2激光推进的推进性能。用纹影法研究了伴随水滴烧蚀产生的激波等流场变化过程。多脉冲激光推进的比冲和冲量耦合系数等性能参数随激光脉冲重复频率的变小和脉冲数目的增加而逐渐下降。与激光传输相反和相同方向的激波传播最大速度分别为10 km/s和7 km/s。与纹影法结果同步获得的推力曲线表明：汽化过程对推力的形成过程贡献最大,激波也对推力的形成过程有一定贡献。     

物理学与发展中的航天能源技术

 在人类开发太空、利用太空资源的航天活动中,航天能源是不可缺少的。无论是航天器的发射,在空间进行的姿态控制、轨道修正,还是航天器上各种电子设备的正常运行,都需要能源。由于航天器的特殊工作环境和工作性质,军事航天能源必须具有重量轻、无振动、寿命长、性能稳定等特点。物理学为航天能源的发展奠定了重要的理论基础。目前,人们正在不断地提高航天能源的利用效率,开发新的航天能源。一、火箭发动机火箭发动机是利用反作用推进原理产生推力的,是运载火箭的动力系统。可根据航天器在不同的运行过程需要的不同推力和工作环境,选取不同类型的火箭发动机。     

光子经太阳帆表面反射后频率近似不变——对"太阳帆"问题的再讨论

太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器．由于这种推力很小,所以不能让航天器从地面起飞．但在没有空气阻力存在的太空,这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供10^-5～10^-3g左右的加速度．如先用火箭把太阳帆送入低轨道,则凭借太阳光压的加速,它可以从低轨道升到高轨道,甚至加速到第二、     

离子推力器推力密度特性

离子推力器推力密度分布对航天器轨道维持和修正具有重要影响.采用粒子模拟-蒙特卡罗碰撞方法模拟束流等离子体输运过程,分析束流多组分粒子喷出数量和速度等微观参数,并计算得到单孔束流推力,结合放电室出口等离子体密度分布,进一步对推力密度分布特性分析,最后开展实验验证.研究结果显示:束流中单价离子、双荷离子以及交换电荷离子的推力贡献比分别为84.63%,15.35%和1.82%,可见推力主要来源于束流中的单价离子和双荷离子,交换电荷离子对推力贡献很小;推力密度分布具有较好的中心轴对称性,从推力器中心沿着径向先快速下降后趋于缓慢;与实验结果对比,经验模型相对误差约为4.1%,数值模型相对误差约为2.8%,相比经验模型,数值模型具有更好的准确性.研究结果可为离子推力器推力密度分布均匀性等优化提供参考.     

用激光向飞行器传送能量

 人类出于对宇宙的好奇和对经济利润的追求不断发展新的宇航器．推进系统是宇航器的关键．衡量推进系统性能的指标是比冲,即单位质量燃料产生的冲量,比冲越大性能越好．然而,目前的推进系统必须携带大量的燃料,这是由于现有燃料的比冲受到燃料燃烧温度（上限为４０００－５０００Ｋ）的限制,一般不超过５００Ｓ．这就限制了目前的推进系统应用于更加深远的星际航行活动．另外,从地面发射飞行器至地球低轨道,费用大概是６７,０００美元／磅,而至同步轨道则是７,２００美元／磅．高昂的发射费用,同样限制其进行更大规模的商业航天活动。为了解决这一问题,人们提出并研究了电推进、核能推进、微波推进等先进的推进方式．     

多模式离子推力器输入参数设计及工作特性研究

针对我国小行星探测任务对电推进系统离子推力器设计要求,基于等离子体基本理论建立了多模式离子推力器输入参数与输出特性关系,完成各工作点下屏栅电压、束电流、阳极电流、加速电压,流率等输入参数设计,采用试验研究和理论分析的方法研究了推力器工作特性.试验结果表明:在设计输入参数下,23个工作点推力最大误差小于3%,比冲最大误差小于4%,在功率为289—3106 W下,推力为9.7—117.6 mN,比冲为1220—3517 s,效率为23.4%—67.8%,电子返流极限电压随着推力增加单调减小,最小、最大推力下分别为-79.5 V和-137 V,放电损耗随着功率增大从359.7 W/A下降到210 W/A,并在886 W时存在明显拐点,效率随功率增大而上升,在1700 W后增速变缓并趋于稳定,在轨应用可综合推力器性能、任务剖面要求、寿命,合理设计输入参数区间,制定控制策略.     

TPD/PBD界面电致激基复合物几何结构和 电子结构的理论

利用第一性原理对由TPD⁺和PBD^-形成的电致激基复合物(TPD⁺PBD^-)进行基于密度泛函的能量、轨道等性质的计算。结果表明:界面处离子态的TPD⁺ 和 PBD^-更易形成处于更低能量状态的电致激基复合物。几何结构的数据分析表明:电致激基复合物(TPD⁺PBD^-)是电子从PBD^-转移至TPD⁺形成的电荷转移态;电致激基复合物的最低空轨道(LUMO)定域在电致激基复合物PBD^- 的一侧;它的最高占据轨道(HOMO)定域在电致激基复合物TPD⁺的一侧;且前线分子轨道无重叠。电致激基复合物的能隙为1.3 eV,与PBD 的LUMO到TPD的HOMO的能级差1.6 eV相近。在理论上说明了电致激基复合物的发光是从PBD的LUMO到TPD的HOMO的电子跃迁。     

关于原子实极化能的计算

本文用经典电磁学方法推得碱金属原子原子实极化能公式，并通过拟合非贯穿轨道实验能级数据求得原子实的电偶极极化率和电四极极化率     

无工质微波推力器推力测量实验

基于经典的电磁学理论, 本文建立了一套新概念空间推进装置-----无工质微波推力器系统, 这套装置可以直接把微波辐射能转换为推力而不需要任何推进介质. 与传统的空间推进装置不同, 该系统可以避免携带庞大的推进剂储箱并消除羽流对航天飞行器的污染. 该系统由集成在一起的圆台微波谐振腔、 微波源和负载组成, 其中微波源产生的微波辐射能被输入到圆台微波谐振腔内并形成纯驻波与电磁压强梯度, 从而沿圆台微波谐振腔轴线方向形成净推力. 本文根据随遇平衡原理, 通过克服推力器本身的自重和刚性阻力, 成功地测量出无工质微波推力器产生的净推力. 结果表明: 基于经典电磁学理论建立的无工质微波推进系统可以产生净推力; 当微波源输出2.45 GHz, 80---2500 W的微波功率时, 推力器产生的推力分布在70---720 mN范围内, 测量总误差小于12%.     

电磁流体表面推进机理与效果分析

电磁流体表面推进是在推进单元周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的. 基于电磁场和流体力学的基本控制方程,采用有限体积法对电磁流体表面推进的效果进行了数值模拟研究,分析了在不同姿态(攻角)和不同电磁体积力的作用下,航行器周围流场结构的变化规律和推力的变化特点.研究结果表明:沿航行器表面分布的电磁体积力可以有效地改变流体边界层的结构,并能向流体边界层传输动量与能量,从而使航行器获得所需的推力.流体对航行器的黏性阻力和压差阻力的影响随作用参数的增大而减弱 关键词： 表面推进 航行器 推进单元 电磁体积力     

激光垂直推进飞行试验设计方法

 在激光单脉冲能量特性分析基础上,通过光船运动过程中的受力分析,提出了最小单脉冲能量、最小平均推力和最小冲量的设计方法,提出了光船垂直推进的运动方程以及光船速度和位移的计算方法,计算了空气阻力、摩擦阻力、光船质量等主要因素对飞行速度、平均推力等的影响。定量研究结果表明:空气阻力的影响可以忽略不计;摩擦阻力越大,飞行速度越小;光船质量越大,完成飞行任务所需的最小单脉冲能量越大。     

空间电推进技术发展及应用展望

我国空间电推进技术已进入成熟和全面应用的新阶段。为进一步促进电推进技术发展,加速推动空间动力领域技术进步,采用调研、对比分析的方法,以功率为划分标准,重点结合未来空间任务对电推进的应用需求,针对电推进各技术方向的特点,从“中、微、超”3个功率区间对空间电推进进行了分类综述。总结了国内外电推进技术的发展现状和存在的不足,提出了需要攻克的关键难点,研判了发展的主要趋势,归纳了存在的共性问题,提出了未来10年空间电推进技术的发展建议,供我国卫星用户、总体单位和空间电推进专业技术单位参考。     

广东科学中心高温超导磁悬浮车设计与制作

广东科学中心交通世界展馆的高温超导磁悬浮车演示模型,由支架、永磁轨道、超导磁悬浮小车、直线电机和控制系统构成。∞形轨道长19m,包含直线、圆曲线、缓和曲线、坡道,轨道沿线布置直线电机线圈和光电传感器。磁悬浮小车为两节联挂,每节小车车体由两个低温液氮容器和一个直线电机动子组成,每个液氮容器中包含6块YBCO超导块材。磁悬浮小车可以在轨道上连续运行,自控系统能够对小车进行启动、加速、减速、定位停车等运行控制,运行模式分自动行驶和手动操作两种。     

自旋-轨道相互作用能的简明计算

本文介绍自旋－轨道相互作用能的一种简明计算。与通常计算自旋磁矩在原子实相对于电子的运动所产生的磁场中的磁能相反， Ｗ． Ｔ．Ｄｉｘｏｎ计算原子实在运动自旋磁矩所产生的电场中的电势能，给出自旋－轨道相互作用能量的正确结果。其推导简单，物理意义明确．     

自旋轨道耦合引起的电偶极矩

文章介绍了由于自旋轨道耦合导致的电子的电偶极矩在自旋电子学理论中的基本意义。研究发现，该电偶极矩与自旋流张量的反对称部分直接相关，它不仅直接导致可观测的电磁学效应，而且与电子在电场受到的力以及力矩有关，从而为自旋的电子学操控提供了可能。     

对地静止卫星的发射

 运行周期等于地球自转周期23小时56分4.0905秒的顺行（与地球自转方向相同）人造地球卫星叫做地球同步卫星。它的运行路线叫做运转轨道，运转轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。根据倾角的不同，可将同步轨道分为静止轨道、倾斜轨道和极地轨道。