导弹发射车抗毁伤能力分析与评估技术研究综述

现代战争日趋透明给导弹发射车战场生存带来了严峻挑战。围绕发射车的抗毁伤能力分析和评估技术,分析了发射车面临的毁伤威胁和毁伤作用机理,从抗毁伤能力评估应用的角度阐述了冲击波、动能、热和电磁四种毁伤类型的研究现状,提出了不同毁伤类型在抗毁伤能力分析和评估中的应用方向;基于易损性分析空间理论,总结了装备易损性分析的发展历程,认为从物理空间到性能空间的逻辑传递关系是现阶段发射车易损性分析的核心所在,并从物理判据、性能判据和分级标准介绍了易损性判据的研究动态,提出了发射车易损性判据的关键;明确阐述了发射车抗毁伤能力的研究概念和分析方法面临的主要问题,研究结论可以为导弹发射车抗毁伤能力分析和评估相关研究提供参考。

高强钢弹体高速侵彻混凝土靶的刚体临界侵彻速度研究

刚体临界侵彻速度的理论准确预测是高强钢弹体高速侵彻混凝土靶研究中的关键问题,本文中利用二级轻气炮开展了克级高强钢(G50)卵形头长杆弹以1010~1660 m/s的速度侵彻C40混凝土靶实验研究,获取了刚体临界侵彻速度和侵彻深度实验数据,并开展了刚体临界侵彻速度和考虑弹体头部磨蚀的侵彻深度理论分析,得到结论如下:(1)克级G50卵形头长杆弹侵彻C40混凝土靶时的刚体临界侵彻速度区间为1320~1520 m/s;(2)基于已有侵彻模型,建立了新的刚体临界侵彻速度理论模型,模型计算结果与本文及文献中的系列实验结果吻合较好;(3)建立了考虑头部侵蚀的侵彻深度模型,与实验结果吻合较好;(4)弹体屈服强度对刚体临界侵彻速度有显著影响,靶体无围压抗压强度对刚体临界侵彻速度有较小影响,实验前的弹体头形系数和弹体尺寸对刚体临界侵彻速度无显著影响。

基于低温积分球的中红外陷阱探测器技术

针对中波红外辐射测量定标的需求,提出了将微型积分球与中红外探测器集成在低温环境中。验证比对了几种用于制作积分球内腔表面的材料样品,通过宽光谱反射率、特征光谱反射率、双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF),以及用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等进行微观表面形貌的测量,获得了适用于制作中红外积分球的内腔表面制作工艺。BRDF测试结果显示,制作的内腔表面接近朗伯反射表面。测试了积分球探测器样品的光谱与电学性能,经过表面粗糙化处理并蒸镀金属反射膜,样品的光谱波段适应性好,光强衰减比为0.0674,经计算,积分球内腔壁的反射率为96.4%;同时,低温积分球的引入,使探测器芯片的噪声由3.5×10^(-12)A·Hz^(-1/2)降低至1.0×10^(-12)A·Hz^(-1/2)。

SiGe BiCMOS低噪声放大器激光单粒子效应研究

随着CMOS工艺的日益成熟和SiGe外延技术水平的不断提高,SiGe BiCMOS低噪声放大器(LNA)广泛应用于空间射频收发系统的第一级模块.SiGe HBT作为SiGe BiCMOS LNA的核心器件,天然具有优异的低温特性、抗总剂量效应和抗位移损伤效应的能力,然而,其瞬态电荷收集引起的空间单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题.本文基于SiGe BiCMOS工艺低噪声放大器开展了单粒子效应激光微束实验,并定位了激光单粒子效应敏感区域.实验结果表明,SiGe HBT瞬态电荷收集是引起SiGe BiCMOS LNA单粒子效应的主要原因.TCAD模拟表明,离子在CMOS区域入射时,电离径迹会越过深沟槽隔离结构,进入SiGe HBT区域产生电子空穴对并引起瞬态电荷收集.ADS电路模拟分析表明,单粒子脉冲瞬态电压在越过第1级与第2级之间的电容时,瞬态电压峰值骤降,这表明电容在传递单粒子效应产生的瞬态脉冲过程中起着重要作用.本文实验和模拟工作为SiGe BiCMOS LNA单粒子效应抗辐射设计加固提供了技术支持.

基于锗硅异质结双极晶体管的低噪声放大器及其反模结构的单粒子瞬态数值仿真研究

针对锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行TCAD仿真建模,基于SiGe HBT器件模型搭建低噪放大器(LNA)电路,开展单粒子瞬态(SET)的混合仿真,研究SET脉冲随离子不同LET值、入射角度的变化规律.结果表明:随着入射离子LET值的增大,LNA端口的SET脉冲的幅值增大,振荡时间延长;随着离子入射角的增大,LNA端口的SET脉冲的幅值先增大后减小,振荡时间减小.使用反模(IM)共射共基结构(Cascode)降低LNA对单粒子效应的敏感度,验证了采用IM结构的LNA电路的相关射频性能.针对离子于共基极(CB)晶体管、共发射极(CE)晶体管两种位置入射进行SET实验.实验结果与本实验中的正向模式相比,IM Cascode结构的LNA电路的瞬态电流持续时间明显减少,并且峰值减小了66%及以上.

高温环境下多壁管增强泡沫铝压溃行为的理论分析与数值模拟研究

通过理论和数值模拟方法研究了新型高效吸能结构——多壁管增强泡沫铝在高温环境下的压溃特性及能量吸收性能。采用能量法预测了多壁管增强泡沫铝的轴向压缩平均力,在此基础上研究了温度以及泡沫铝与多壁管材料流动应力之比对结构吸能效率的影响。结果表明:理论预测值与有限元结果吻合较好,最大误差值为-6.7%;环境温度从室温上升至350℃,温度升高导致材料力学性能下降,多壁管增强泡沫铝平均力下降了1/3;另外,流动应力之比会影响多壁管半折叠波长或塑性铰数目,因此通过控制合适的流动应力之比可以提高结构吸能效率。

溴化镧探测器γ射线能量展宽及解谱研究

溴化镧(LaBr_(3):Ce)探测器是一种性能优良的无机闪烁体探测器,准确的LaBr_(3):Ce探测器γ响应参数以及响应能谱是开展应用工作的基础。通过对实验中实测γ能谱的分析,可以得到溴化镧谱仪的半高宽-能量关系,在尝试使用MCNP中GEB卡还原此关系时,发现可将程序中自带的半高宽-能量函数简化,简化后的函数关系仍能较好地反映实验测量信息。在此基础上,采用MCNP程序模拟了0.1~5 MeV的单能γ射线在Φ50 mm×10 mm溴化镧探测器中的响应输出,构建了其γ响应函数矩阵。通过能谱计算得到展宽系数后,编写MATLAB计算程序对构建的响应矩阵进行高斯展宽。利用展宽后的矩阵通过加权最小二乘法对实验测得的复杂能谱进行解谱,并将解谱结果与实验测量数据进行比较验证。结果表明:展宽后的响应函数与实验得到的响应函数符合一致,通过数值解谱可以很好地给出实验测量中不同γ源的能量以及相对产额等信息。

万焦耳激光装置上多热力学路径高压加载技术实验研究

针对极端高压条件物质特性研究需求,在我国万焦耳激光装置上利用其高能量、高功率、任意整形长脉冲输出的技术优势先后开展了冲击压缩、准等熵压缩以及“预冲击准等熵压缩”复合热力学路径压缩等多种热力学路径的高压加载技术研究,建立了实用的高压加载设计方法,重点优化了高压加载源的平面性和干净性,发展了高压状态精密表征技术,实现了1011 Pa以上准等熵,1012 Pa以上冲击以及两种路径之间的宽区高压加载状态能力,为激光装置上的高压状态方程及相变动力学研究提供了重要的技术基础。

基于CSNS反角白光中子源的中子俘获反应截面测量技术研究

中子俘获反应截面数据在核天体物理研究、先进核能开发中具有非常重要的应用,由于缺乏合适的白光中子源和探测装置,国内在keV能区(1 eV-100 keV)中子俘获反应截面的实验数据几乎是空白.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建造了国内第一台γ全吸收型探测装置,由40块BaF_(2)探测器单元组成厚度为15 cm,内半径为10 cm的BaF_(2)晶体球壳,共覆盖了95.2%的立体角.利用升级后的装置在中国散裂中子源的反角白光中子源上建立了中子俘获反应截面在线测量技术.在不规则的φ30 mm中子束斑的实验条件下,完成首次197Au中子俘获反应截面的在线测量,利用加和能谱和多重数分布扣除本底,反演飞行时间谱得到keV能区197Au中子俘获反应截面的实验数据.通过与ENDF评价数据库相关数据的比较,共振峰位置能够很好地吻合,从而验证了测量装置和测量技术的可靠性,为下一步高精度截面数据的获取奠定基础.

γ射线二极管寿命提升关键技术实验研究

本文通过分析γ射线二极管的物理过程,对二极管的阴阳极材料和结构进行了改进,并在强光一号装置上进行了实验验证。实验结果表明,通过采用深槽结构的黄铜阴极和多层阳极靶可显著降低强光一号装置二极管的阴极烧蚀、溅射沉积污染及阳极的热-力学损伤。改进后的阴极至少可重复使用3发次,阳极至少可重复使用4发次。实验结果为建设中的大面积脉冲γ射线辐射装置二极管的研制和实验效率提升提供了新技术途径。

激光共振电离质谱及其在核技术中的应用

激光共振电离质谱是激光共振电离技术和质谱技术相结合的一种新型质谱分析技术,具有高元素选择性和高灵敏度的特点,能有效克服商业质谱仪存在的同量异位素干扰难题。为满足复杂基体干扰下超痕量核素分析测量的需求,实验室研制了一台基于磁-电双聚焦质量分析器的激光共振电离质谱仪。该装置的质量分析器采用正向Nier-Johnson型双聚焦结构,由柱形静电分析器和扇形磁质量分析器组成。本文介绍了仪器质量分析器的结构和理论参数,并对其进行理论仿真与实验测试。结果表明,该仪器实现了方向和能量双方向聚焦,具有较小的高阶像差,仪器的水平方向放大率为0.78,质量色散达到500 mm,当源狭缝宽度0.25mm、探测器入口狭缝宽度0.65mm时,质量分辨率(10%峰谷)达到580左右,接近质量分辨率的理论极限605。最后,介绍了本实验室利用该仪器开展的分析测量工作,展示了该装置在强同量异位素干扰下超痕量核素测量方面的部分应用情况。

一种小比距离爆炸下的冲量测量技术研究

为可靠得到小比距离爆炸下的冲击波冲量大小,建立了一种基于塑性膜片中心位移变化的测量方法。使用有限元软件LS-DYNA,通过改变塑性膜片的材料、径厚比及爆炸比距离等参数,对爆炸冲击波作用下膜片的动态响应进行数值模拟研究。利用量纲分析的手段,得到了比距离小于0.1时爆炸冲击波比冲量与塑性膜片中心位移的经验计算模型,并通过考核试验对该模型的准确性进行了验证。结果表明,该模型得到的计算值与试验值的平均误差为8.8%,可以满足工程应用的要求。

三维全电磁粒子模拟技术在真空电子器件中的应用研究

全电磁粒子模拟技术用于求解带电粒子与电磁场之间的非线性相互作用,已成功地应用于真空电子器件的设计以及参数优化,随着真空电子器件工作频率达到太赫兹波段,全电磁粒子模拟算法需要采用共形算法提高电磁场的计算精度以及准确描述电子束的运动状态。较高输出功率水平一直是真空电子器件的研究热点,为了避免高功率所带来的脉冲缩短现象,采用过模结构能进一步提高真空电子器件的功率容量,但是也会导致器件内部的模式竞争加剧,另外阴极产生电子的不均匀性会进一步加剧器件内部的模式竞争问题,导致非轴对称模式被激励。因此需要采用三维全电磁粒子模拟软件对器件的实际工作状态进行数值模拟研究,同时平板结构的新型真空电子器件也需要采用三维全电磁粒子模拟软件进行数值模拟研究。本文详细介绍了三维全电磁粒子模拟所使用的共形算法,并采用自行研制的三维全电磁粒子模拟软件对相对论返波管、径向返波管以及平板回旋管开展了数值模拟研究。

可调空间分辨USEDCARS技术研究

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)技术是一种非常重要的燃烧诊断技术,该技术具有非常强的抗干扰能力和非常高的测量精度。但空间分辨力不足会使CARS技术产生很强的空间平均效应,引起成CARS光谱畸变,进而造成CARS光谱分析困难,无法通过CARS光谱反演燃烧场参数。针对非稳腔空间增强探测CARS(USEDCARS)技术存在的空间分辨不足以及空间分辨力不易改变的特点,分析了影响USEDCARS技术测量空间分辨力的各种因素,采用一组轴棱锥对USEDCARS系统中的泵浦激光进行环状光束整形,并通过调节轴棱锥之间的距离获得了不同直径的环状光束,在此基础上,建立了空间分辨可调USEDCARS诊断系统。开展了空间分辨力分析实验,获得了CARS信号强度随空间位置的分布数据,以CARS信号总强度95%包含的空间区域代表CARS的纵向空间分辨力,以此计算得到了CARS系统空间分辨力为1.7~6.5 mm连续可调。其中,高分辨力情况,达到了现有BOXCARS技术的空间分辨力。利用所建立的空间分辨可调USEDCARS诊断系统测量了酒精/空气预混火焰温度参数,获得了不同空间分辨条件下的CARS光谱。空间分辨力为1.7 mm时,获得了高质量CARS光谱,通过光谱拟合给出了所测火焰的温度信息。分辨力分别为4.9和6.5 mm时获得了较强的CA RS信号,但存在光谱畸变。结果显示,空间分辨力对CARS信号的强度和空间平均效应有很大地影响,提高测量的空间分辨力可以有效消除空间平均效应,获得准确的CARS光谱,增强光谱拟合精度,同时空间分辨可调的特性使该系统能够更好地适应不同实验条件下的诊断工作。

弹体材料性能对超高速侵彻深度的影响规律

为研究弹体材料参数(主要指屈服强度、韧性等)对超高速侵彻混凝土靶侵彻深度的影响规律,开展了不同材料性能的93W合金柱形弹以2300~3600 m/s的速度侵彻混凝土靶实验,得到了不同材料性能弹体的侵彻深度和残余弹体长度实验数据,并结合已有文献中的实验结果以及数值模拟方法,分析了材料参数对侵彻深度、残余弹体长度的影响规律。得到的结论如下:(1)如果弹体材料的韧性增强而强度不变,残余弹体特征参数并未显著改变,侵彻深度无显著变化,侵彻深度极大值对应的弹速也无显著变化;(2)如果弹体材料的强度提高而韧性不变,则弹体抵抗侵蚀的能力提升,使弹体残余长度增加,侵彻阶段的临界转变速度增加,进而使刚体侵彻深度和总侵深增加,同时使弹体侵彻深度极大值对应的侵彻速度提高。

微电网中分布式光伏发电运行控制关键的技术分析

针对光伏发电太阳能利用率较低,无法充分满足实际电力需求的问题,为切实保障居民用电稳定性与安全性,便需要应用市电和分布式光伏发电共同供电方式。但分布式光伏发电与市电无法直接进行接入,需使用逆变器完成直流与交流转换,用以完成市电供电与太阳能供电的切换。因此,本文尝试从离网光伏市电介入角度,分析与研究微电网中分布式光伏发电运行控制关键技术,以期为保证供电系统稳定运行提供参考与借鉴。

强化位置感知的光学与SAR图像一体化配准方法

图像配准是光学与SAR图像信息融合的基础。现有典型的配准方法大多依赖于特征点检测与匹配来实现,对不同场景区域的适用性较差,容易出现误匹配点多或有效同名点不足以致配准失效的情况。针对该问题,本文提出了一种强化位置感知的光学与SAR图像一体化配准方法,利用深度网络直接回归图像间的几何变换关系,在不依赖特征点检测与匹配的情况下,实现端到端的高精度配准。具体地,首先在骨干网络中利用融合坐标注意力的特征提取模块,捕获输入图像对中具有位置敏感性的细粒度特征;其次,融合骨干网络输出的多尺度特征,兼顾浅层特征的定位信息与高层特征的语义信息;最后提出联合位置偏差与图像相似性的损失函数优化配准结果。基于高分辨率光学与SAR图像配准公开数据集OS-Dataset的实验结果表明,与现有典型的OS-SIFT、RIFT2、DHN及DLKFM四种算法相比,所提方法对于城市、农田、河流、重复纹理及弱纹理等不同场景区域均具有良好的稳健性,在配准的目视效果以及定量的精度指标上均优于现有算法。其中平均角点误差小于3个像素的百分比与四种算法中精度最高的DLKFM相比提高了25%以上;配准速度与四种算法中最快的DHN基本相当,可实现高精度、高效率的光学与SAR图像配准。

基于白光中子源的^(197)Au中子辐射俘获截面测量及共振参数分析

中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.

钚(Ⅳ)-胶体-不动介质(花岗岩)间的作用机制:实验,表面配位和DLVO作用力

为了准确模拟钚在地下水中的大尺度迁移行为,需要掌握地下水三相体系中钚(Ⅳ)-天然胶体-不动介质(花岗岩)间的作用机制。实验结果表明,钚(Ⅳ)吸附在土壤胶体表面生成的钚(假)胶体有很强的运动能力(钚(假)胶体在装有孔隙介质的柱体中传输后钚的回收率R反映其运动能力),其运动能力R随土壤胶体质量浓度ρ的增大而增大(0≤ρ≤375.4 mg/L,1.3%≤R≤52.5%)。钚(Ⅳ)在土壤胶体表面生成的主要配位种态是≡SOPu(OH)_(3),种态百分数>95%,且种态百分数与胶体浓度正相关。实验和表面配位计算证实,钚(假)胶体增强了钚的运动能力,比水溶态钚污染远场水域的风险更大。DLVO作用势计算结果指出,随着胶体浓度的继续增大,胶体-介质间第二能量最小值(Ф_(min2))的波谷深度加深。该引力相互作用势导致钚(假)胶体在介质表面的吸着沉积效率增大,且与实验观察到的逐渐变弱的钚(假)胶体的运动能力一致(375.4 mg/L≤ρ≤2017.8 mg/L,52.5%≤R≤12.7%)。

空中强爆炸冲击波地面反射规律数值模拟研究

为准确预测空中强爆炸产生的冲击波载荷分布,基于欧拉坐标系建立了能够模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维多介质流体数值方法。结合网格自适应技术,对1 kt TNT当量的空中强爆炸在不同爆炸高度下的冲击波地面反射过程进行了数值模拟,并考虑了真实气体状态方程和空气随高度不均匀分布的影响。计算得到了地面上距爆心投影点大尺度范围内的反射超压和冲量等冲击波载荷分布,并给出了冲击波载荷随爆高的变化规律。