N-十二烷基月桂酰胺基淀粉的合成与性能

在催化剂存在下 ,以淀粉为主要原料 ,经胺化和酰化两步反应合成了新型表面活性剂 N十二烷基月桂酰胺基淀粉 ,由正交试验确定的优化合成反应条件为 :n (淀粉 )∶ n (十二胺 )∶ n (月桂酸 ) =1∶ 1∶ 1 ,催化剂 HB 3的质量分数为 1 .5% ,催化剂 HB 4的质量分数为 0 .5% ,反应温度为 60℃ ,胺化反应时间为 4h,酰化反应时间为 2 h,酰化反应介质 p H值为 7。产物经性能测试和红外光谱表征。

月基装备行走运动学分析与连续步态规划

针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。

月基紫外-光学-红外天文观测站点选取方法研究

月面独特的位置和环境优势,为天文观测提供了难得的机会。目前包括中国、美国、欧洲航天局、俄罗斯、日本、印度等在内的多个国家和机构都在大力开展月球探测。对于开展多种科学研究的月球探测计划,站点的选取需综合考虑各项科学的需求。本文主要介绍开展月基紫外-光学-红外天文观测对观测站点的需求,并针对该需求提出了评估某个候选站址是否满足天文观测需求的定量化分析方法。该方法适用于全月面范围内任意指定点的选址分析,将为规划中的国际月球科研站等月球探测计划的建设提供参考和支撑。

电离层对月基对地观测平台辐射成像的影响

月基对地观测是一种全新的空间观测手段,其将月球作为搭载平台对地球进行持续长期观测,具有超大可观测范围、高测绘带幅宽、多角度成像、高时间分辨率和长使用寿命等优势。地球电离层位于地表以上至1000 km的高空区域,是影响月基对地观测成像质量的重要因素。为探索月基对地观测平台下热红外及微波辐射传输特性,研究开展了地球电离层对月基对地观测平台热红外和微波辐射成像影响分析的工作,并模拟不同纬度区域月基微波辐射亮温衰减值。首先根据Chapman分布定量化分析电离层电子浓度、折射率变化规律,再结合观测天顶角、碰撞频率等参数计算穿过电离层过程中不同高度处衰减及传输路径,最终采用积分方式获取热红外和微波在电离层中能量衰减量。结果表明,月基对地观测平台热红外和微波成像链路中电离层中造成的能量衰减与碰撞频率、热红外波长和观测天顶角有关,且地球电离层对月基对地观测平台微波成像的影响大于热红外成像的影响。此外,低纬度区域月基微波辐射受电离层衰减影响较大,月基微波亮温值降低约1.304 K;中纬度次之。

高温高盐水中月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在砂岩表面吸附规律研究

月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱表面活性剂在高盐含量水中具有较好的起泡性能,但在砂岩表面的吸附量尚不明确。本文利用Shim-pack VP-ODS 4.6 mm×250 mm色谱柱、紫外检测器,优化了流动相组成、流速、柱温等色谱条件,建立了高盐水中月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的高效液相色谱检测方法。吸附性评价表明:温度为110℃、NaCl质量浓度为25×10^(4) mg/L的水中,质量分数小于1%的月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在80~100目石英砂表面吸附量小于2 mg/g;在温度为110℃、水中NaCl质量浓度为(20~25)×10^(4) mg/L条件下,质量分数为0.4%月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在80~100目石英砂表面吸附量随溶液中NaCl含量的增加而增加;在110℃、水中NaCl质量浓度为22.5×10^(4) mg/L、CaCl_(2)质量浓度为(0~3)×10^(4) mg/L条件下,质量分数为0.4%的月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在80~100目石英砂表面吸附量随溶液中CaCl 2含量的增加而降低。研究结果对高温高盐水中甜菜碱表面活性剂的选择与应用有指导作用。

月基光学天文望远镜(LOT)的杂散光分析

杂散光分析是保证月基光学天文望远镜(LOT)成像质量的关键技术之一.本文对月基光学天文望远镜进行了详细的杂散光分析,确定了系统的一次、二次散射路径.根据重要杂散光路径提出对主、次镜内遮光罩的改进方案,对改进后系统重新分析,计算了杂散光评价指标PST.和改进前相比,PST值降低了1～2个量级,离轴角为30°以后,PST值均达到10-10量级.

基于JPL星历的月基SAR多普勒参数估算方法

月基合成孔径雷达(SAR)与传统低轨SAR相比,成像几何上存在成像距离长的特点,其多普勒参数估计方法也不同于常规的机载和星载SAR.基于喷气推进实验室(JPL)高精度星历,可以通过插值获取月心在地心惯性坐标系下的位置、速度和加速度以及月球天平动,然后经由坐标转换得到月面任意位置在地心惯性坐标系下的位置、速度和加速度.在此基础上,建立了两个二次方程组,第1个方程组的解表示任意星下点离线角和斜视角情况下的波束矢量,第2个方程组求得波束矢量的模值,以此解算地面波束中心的坐标.结果表明,月基SAR的波束角需沿轨不断调整,而且天线放置的位置也会对多普勒参数产生明显影响.

月基极紫外相机跟踪转台设计与刚度分析

为了满足登月的任务要求,需要对极紫外相机的刚度进行优化设计与深入分析。二维跟踪转台是影响整机力学特性的关键部件,对影响其刚度特性的U形支架、轴系、蜗轮蜗杆传动机构进行了优化设计。为了准确评估二维转台的力学特性,考虑轴系与蜗轮副的间隙,采用间隙元理论代替耦合点约束建模分析,其基频为31.1 Hz。对力学模拟样机的力学特征扫描试验表明EUVC的特征频率为28.8 Hz,二者非常接近,因此采用间隙接触单元建模更能真实的模拟二维转台。通过整机正弦和随机力学振动试验表明,在保证跟踪转台机构正常运转和尺寸、重量约束的前提下,各环节的刚度设计合理,极紫外相机及二维跟踪转台基频特性及抗力学特性满足嫦娥探月工程的任务要求。

月基光学天文望远镜反射镜转台的设计

为了在月球上完成天文观测任务,对月基反射镜二维跟踪转台进行了热力学分析及结构设计。采用航天轻量化法设计反射镜的二维转动机构以减少载荷重量;采用外转子机构实现垂直轴系以大大提高系统沿发射方向的一阶模态。由于水平轴系跨度较大,设计中采用了一端固定另一端游动的精密轴系,并通过合理设计深沟球轴承游隙有效解决了温度变化导致的转动机构卡死的问题,进一步提高了机构的可靠性。为了满足精度要求,系统采用蜗轮蜗杆+步进电机驱动方式,严格控制蜗轮蜗杆的加工及安装工艺。在控制中以光电开关为位置定位元件,使得转台的单轴指向精度优于60″。验证试验显示:系统发射方向的一阶谐振频率达到81Hz,它可在-25℃^+60℃温度下正常工作,其指向精度(方位及俯仰)≤60″。结果表明该转台具有精度高、力学性能好、可靠性高、重量轻等特点。

月基望远镜探测能力的地面标定

采用模拟试验在地面测试了月基望远镜(LOT)的星等探测信噪比及弥散斑能量集中度,用以验证望远镜的探测能力。与传统的通过分析CCD各项参数对噪声的影响来获得信噪比的方法不同,本文提出的方法客观、直接地通过图像信息来计算星点目标信噪比,其目标信噪比测试不确定度可优于8%。在测试弥散斑能量集中度时,通过质心算法求其弥散斑能量中心,进而提出了一种星点弥散斑高斯拟合方法来拟合弥散斑能量分布曲线。这种高斯拟合方法可使弥散斑能量集中度的测试精度提高10%。最后,通过试验测试了LOT相机星等探测信噪比及弥散斑能量集中度,验证了LOT相机+15Mv的探测能力。

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354Hz,在1g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62nm和2.46nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.

月基对地观测跟踪转台设计与分析

针对登月过程严酷的力学条件、月球表面复杂的环境特征以及严格的重量要求,设计了一种可适用于月基观测的跟踪转台.该转台主要由水平轴系及驱动机构和竖直轴系及驱动机构组成,采用霍耳元件作为位置检测元件,其综合指向准确度≤0.1°.基于有限元分析方法确定转台结构方案、优化主要支撑件结构及合理选材,并对驱动机构与轴系对转台刚度、温度适应性和指向准确度的影响做了深入分析与计算.同时进行了整机的力学模拟试验和运动机构的高低温试验,一阶谐振频率为49 Hz,在-40℃^+80℃温度范围内工作正常.结果表明转台各项性能指标满足工程任务要求,具有结构紧凑、可靠性高、重量轻的特点.

月桂基缩水甘油醚合成工艺的研究

以月桂醇和二氯丙醇为原料,在相转移催化剂四丁基硫酸氢铵(TBAHS)存在下合成了月桂基缩水甘油醚,通过测定产品环氧值的方法来计算产品的收率。采用单因素实验和正交试验相结合,考察了原料摩尔比、碱加入量、反应时间和反应温度等对月桂基缩水甘油醚收率的影响,并用1HNMR和IR等对产物结构进行了表征。正交试验极差和方差分析表明,因素影响大小依次为:原料摩尔比>碱加入量>反应时间>反应温度,在优化工艺条件n(二氯丙醇)∶n(月桂醇)=1.2∶1,n(氢氧化钠)∶n(月桂醇)=2.2∶1,50℃下反应4 h,月桂基缩水甘油醚的收率可达81.3%。

月基地球等离子体层极紫外成像仪的光学设计

依据地球等离子体层在30.4nm的辐射特性,首次以月球为观测点进行地球等离子体层极紫外波段成像观测方法研究。确定了在月球表面使用的极紫外成像仪的技术参数,给出了视场角为15°、角分辨率为0.1°、入瞳面积>70cm2的极紫外成像仪的结构形式,采用单球面多层膜反射镜与球面微通道板光子计数成像探测器相结合的方式设计了极紫外成像仪。对设计的极紫外多层膜光学系统成像仪进行光线追迹,弥散斑半径分别为0.210mm(0°视场)、0.204mm(3°视场)、0.204mm(5°视场)、0.207mm(7.5°视场),对应的角分辨率为0.08°,弥散斑在不同视场角度基本均匀,其结果满足设计要求。该仪器可在月球表面工作,获得视场范围为15.0RE,覆盖地球等离子体层主要区域,空间分辨率为0.10RE,可以很好地观测到地球等离子体层主要细节,为从外部进行地球等离子体层观测提供了一种高质量的成像观测方法。

月基观测地球等离子体层极紫外辐射特性

研究了地球等离子体层的极紫外辐射特性,结果表明从月球上探测时地球等离子体层顶位于35 081.75 km以内,等离子体层结构的典型尺度量级为637.85 km,He＋30.4 nm辐射强度为0.02~11.4 Rayleigh。讨论了月球轨道运动特性和月球表面环境特性,结果显示在一个月球公转周期内,总观测时间约为12个地球日,极紫外观测仪器对地指向的纬度最大偏移约为7°,经度最大偏移约为6°。对月面的极紫外辐射分析表明,太阳峰年月面散射的极紫外辐射强度约为2.0 Rayleigh,与地球等离子体层辐射量级相当。根据SELENE数据,描述了极紫外观测仪器所在的5个拟着陆区的地貌特征,证明了月面散射的极紫外辐射不会进入观测仪器,其中虹湾区的地形最为理想。根据Apollo-12和Apollo-15太阳风数据分析了月面质子和电子通量,结果显示在太阳峰年,一年内两者的总流量均为约5×1015cm-2。根据Apollo-12局地观测,在一个月球周期内,月面温度变化为80~390 K。得到的结果为月基极紫外观测仪器设计提供了重要依据。

月基探测器热设计和计算机仿真

为了在月球表面观测地球的等离子体层，开展了月基探测器的研究。针对月基探测器所处的空间环境及热控指标，详细阐述了月基探测器的热设计方案。根据月基探测器的结构和热控方案，在I-DEAS/TMG软件中建立有限元模型，并进行了计算机仿真分析。仿真分析结果表明，有效载荷主体部分最大温度范围为-45℃-65℃，其余部分为．110℃～102℃，满足了热设计指标，故该热设计方案合理可行。

月基二维转台的轴系设计

轴系的刚度、强度和固有频率直接影响着二维转台的稳定性、精度和跟踪性能.为了适应月基复杂环境以及登月过程中严格力学条件,设计了一种适用月基环境的二维转台轴系.首先,进行了轴系方案的选择、环境适应性设计以及刚度设计,采用了角接触球轴承和深沟球轴承组合使用以及定位预紧轴系的方案;然后,进行了轴系的精度分析以及整机工程分析;最后,进行了整机的力学试验、运动机构的高低温试验以及转角测定.试验结果表明,二维转台X向一阶谐振频率为126 Hz,该轴系具有良好的刚度、强度以及环境适应性,在-40℃~+80℃温度范围内工作正常.该二维转台的轴系适用月基环境,可以满足工程任务要求.

月基望远镜热设计及热分析

为了利用月球观测地球等离子体层的优势,开展了月基望远镜的研究,并对其进行了热设计和热分析。分析了月基望远镜所处的空间环境。对望远镜各个部分进行了热设计;采用被动热控措施控制望远镜的温度水平,降低空间环境的影响;采用热疏导的方式对探测器进行散热。根据月基望远镜的空间环境、结构特点,以及采取的热控措施,在I-DEAS/TMG软件中建立有限元模型,并进行了仿真分析。分析结果:光学系统部分最大温度范围为-50℃～60℃,机械结构部分为-110℃～105℃。热设计方案合理可行,满足热设计要求,其研究方法对其他舱外月基探测器的热设计具有一定的指导和借鉴作用。

月基对地观测极紫外相机光机结构设计

为了实现从月球表面对地球周围等离子体层进行长期观测,给出了一种有效可行的实现方案:采用单球面反射镜与球面探测器组成光学系统,视场角14°,空间角分辨率小于0.1°;采用地平式二维转动机构以实现对成像镜筒组件俯仰、方位的调整,保证对地球的瞄准和跟踪。重点对主反射镜支撑结构和转动机构给出了较为详细的设计。有限元分析和试验表明,光机系统选材合理,焦平面稳定性好,反射镜支撑结构合理,镜面面形在ΔT=50℃温降载荷下≤14nm;二维转动机构动态刚度较高,结构紧凑,整机重量≤16kg,在要求的温度变化范围内运转正常。

月桂基咪唑啉对银的缓蚀性能研究

合成了月桂基咪唑啉(LM),并采用FT-IR对LM进行结构表征。以南京长干寺遗址地宫出土的阿育王塔的银基体模拟样品为试样,通过预膜法、重量法、动电位扫描法、电化学交流阻抗法研究了LM对银试样在Na2S腐蚀介质中的缓蚀性能,并与银质文物上常用的含氮类缓蚀剂苯骈三氮唑(BTA)、含硫类缓蚀剂1-苯基-5-巯基四氮唑(PMTA)在Na2S腐蚀介质中的缓蚀效果进行了比较。结果表明,与裸银试样相比,经质量分数为1%LM预膜处理后的银试样在5mg/L Na2S溶液中的缓蚀率为59.1%;自腐蚀电流密度ic减小了0.111μA/cm2,电化学体系的双电层电容Cd降低了51.39μF/cm2,电化学阻抗Rt增加了73.5 kΩ.cm2;采用重量法、动电位扫描法、交流阻抗法等方法比较了质量分数均为1%的BTA、LM、PMTA对银的缓蚀效果,得出缓蚀率η从大到小顺序排列为:ηPMTA>ηLM>ηBTA。