星座卫星3D打印批量生产发展趋势与展望

“十四五”期间及后续星座卫星的发展,对结构轻量化的需求日益强烈,同时还要求降低制造成本、缩短研制周期。3D打印技术具有提供结构极致轻量化的能力,卫星结构采用轻量化设计及3D打印技术,可实现减重30%~60%,但目前主要用于单件或数件研制的场景。星座卫星的最新发展要求其结构质量占比进一步降低,年度轻量化结构任务数量约数千件,现有的制造能力与批量化任务需求之间的矛盾凸显。因此,本文面向未来星座卫星结构极致轻量化、低成本、短周期研制需求,在总结国内外3D打印批量生产发展现状基础上,提出了星座卫星3D打印在主承力结构、次承力结构及功能结构,以及平台载荷一体化研制等3个方面的主要应用,并从规模化产业基地建设、工艺快速设计、组批排产、自动化后处理、高效检测等方面,提出了航天领域3D打印批量生产的发展思路,对提升面向航天轻量化结构的3D打印批量生产能力具有借鉴意义。

基于开关瞬态过程分析的大容量变换器杂散参数抽取方法

由于线路杂散电感存储能量的释放,绝缘门极双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在开通和关断的瞬态过程中,其两端将产生电压尖峰。为了对该电压尖峰进行定量研究,需要对IGBT开关过程进行分析,抽取线路的杂散电感参数。传统抽取方法通常利用IGBT关断电压的最大幅值以及近似的电流斜率作为计算参数,其计算结果并不精确。为得到更精确的结果,提出一种新的参数抽取方法,通过将IGBT开通、关断的非线性过程分解为多个线性阶段,并充分考虑反并联二极管前向恢复和反向恢复的影响,在此基础上得到电压过冲ΔUce和相对应的di/dt,进而得到准确的杂散参数抽取过程。最后,将该分析方法在一台75 kVA的单相逆变器进行实验验证,利用不同工况下的开通和关断过程进行线路杂散电感抽取,均得到一致的结果,从而证明了本方法的有效性与正确性。

基于大功率逆变器IGBT开关瞬态电压、电流波形的杂散参数抽取方法

由于线路杂散电感的存在,IGBT(insulated gate bipolar transistor)开通关断时将在开关管两端产生电压尖峰。为了研究其的影响,需要对线路杂散电感进行抽取。为此,本文提出一种基于IGBT开关瞬态电压、电流波形的杂散参数抽取方法。在IGBT的开通过程中,考虑了IGBT反并联二极管的反向恢复过程,并且利用由该过程引起电压尖峰进行线路的杂散电感的抽取;在IGBT的关断过程中,通过对关断波形进行了更详细的分析,给出更精确的线路杂散电感的抽取方法。最后,将该方法应用于一台75kVA的单相逆变器,实验结果证明了本方法的有效性与正确性。

耐空间环境的航天器刚挠板设计与工艺验证

结合航天应用需求,设计了一种聚酰亚胺基的刚挠板。对刚挠板的选材、接插方式进行了研究,连接部位采用接插件形式,可以提供较高的电气、机械连接可靠性。通过外形检查、金相剖切等手段,研究了焊接温度、返修次数对刚挠板装联质量的影响,3种焊接温度下均未对刚挠板造成损伤,在保证焊透率的前提下,焊接温度可以低至260℃,返修次数建议少于3次。按照航天电子产品质量标准要求,对焊接及返修工艺样品进行了模拟空间环境试验,抗挠曲性能达到5000次。

三相电压源逆变器直流侧支撑电容的电压脉动分析与设计

分析了三相逆变器在正弦脉冲宽度调制(SPWM)、3次谐波注入与典型空间矢量调制(SVPWM)几种情况下直流母线输入电流的成分,对于平衡线性负载而言,指出了母线输入电流中的谐波频率仅处于开关频率、开关频率的倍频及其各自的边带,进而得出了直流侧支撑电容在一个开关周期中不同时间段的电压脉动表达式。依据电容电压脉动表达式,提出了一种适用于常用调制方式的支撑电容设计原则。仿真与实验结果表明根据该设计原则可以达到很小的输出电压波形畸变率,表明了文中分析和设计的正确性。

基于封装集成技术的高功率密度碳化硅单相逆变器

针对目前家用光伏系统、电动汽车(EV)和航空航天等领域中对单相逆变器的高功率密度需求,首先提出了一种基于新型碳化硅(SiC)功率模块的高功率密度单相集成逆变器。该单相逆变器采用直流侧并联BoostAPF抑制二次纹波,以此减小直流侧电容;采用高频低损的新型宽禁带SiC器件,将boostAPF和逆变器的开关频率提高到100kHz,显著地减小无源元件的体积。再提出一种新型高功率密度低感全SiC半桥混合封装结构,其尺寸仅为10mm×20.5mm,可以极大地减小杂散电感,显著降低了器件的开关应力、EMI干扰及开关损耗;通过采用直接散热结构,并对散热器及整机热流动进行优化设计,使得装置实现高效散热。最后,基于封装集成技术,研制出一台全数字控制的2kW、功率密度58.8W/in^3、CEC效率高达97.3%及最大效率98.3%的高功率密度单相逆变器。

基于ADAMS的机械故障注入方法研究

针对机械装备毁伤效果评估中机械故障不易注入的问题,对机械故障在ADAMS动力学仿真软件中的注入方法进行研究。通过对装备常见机械零件和故障模式进行归纳分类,建立故障模型,并基于ADAMS软件自身特点归纳总结出4种简单易行的故障注入方法,并以齿轮为例对不同故障模型进行了注入。研究内容对提高机械装备毁伤效果评估的准确性具有重要意义。

装备战场损伤试验设计优化仿真研究

在装备战场损伤试验设计与优化研究中,为了降低战场损伤试验的试验成本,同时获取更多的装备损伤数据,需要分析各个试验设计因素的主次关系。首先通过正交试验方法制定试验方案,然后利用装备战场损伤模拟平台收集大量的装备战场损伤仿真数据,最后采用灰关联分析方法,对试验数据进行分析,得到试验效能同试验设计主要设计因素之间关联程度的量化指标。分析结果表明,试验设计因素对试验效能影响程度排序为:炸点距离、弹药距离地面垂直高度、弹药水平角、弹药俯仰角。分析结果为装备战场损伤试验方案的设计和优化提供了理论支持。

基于极低寄生参数SiC模块的传导EMI噪声抑制

为减小碳化硅(SiC)器件的高频电磁干扰(EMI),提出一种具有低寄生电感和对地电容的混合封装结构SiC功率模块来抑制传导EMI。构建了两个具有同样功率回路和驱动电路的Buck变换器进行实验验证。两个变换器分别采用所提功率模块和TO-247封装的商用器件。实验证明低寄生电感可大幅增加开关速率但对EMI影响甚微;而低对地电容能有效减小地面电流。考虑到软开关也能减小EMI,在此进一步对比两个变换器在两种工况下的EMI噪声,证明所提结构功率模块在两种工况下均可有效抑制共模噪声。

不同侵彻速度下陶瓷复合装甲等效均质钢靶板的建立

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对钨合金长杆弹侵彻陶瓷复合装甲与均质钢进行了数值仿真。重点分析了长杆弹垂直侵彻复合装甲全过程,研究了钨合金长杆弹体入射速度与弹体剩余动能、损失动能之间的关系。同时,拟合了长杆弹在不同入射速度侵彻均质钢靶下弹体剩余动能与靶板厚度之间的关系。并根据终点效应关系式,建立了弹体在不同入射速度下陶瓷复合装甲的均质钢等效靶板。分析结果表明,陶瓷复合装甲等效均质钢靶板厚度随弹体入射速度呈先增加后稳定趋势。研究结果对毁伤效能试验与战斗部设计等具有一定的参考价值和借鉴意义。

强夯机液压回路设计

随着基础建设项目的增加,同时强夯机在其建设中具有显著的效率,是一个简单的装置,施工方便,而且可以节约能源和保护环境,具有建设周期短,被广泛使用。但是由于强夯机的工作条件特殊,所以人们在这个领域对控制系统有更多的要求。在研究国内外强夯机的控制装置,根据控制系统的发展要求,控制系统的总体设计描述。每个液压回路在强夯机的液压系统和电气控制系统进行了分析。恶化工况的动态压实机,两个EPEC2024控制器采用,可在坏情况领域工作了很长时间,直接驱动等几种类型的致动器电液比例阀、伺服电动机,是特别适合移动设备,广泛应用于工程机械领域。编程软件CoDeSys用于程序控制器,它与显示通过can总线进行通信。通过比较几种方法检测高,测高功能研究根据目前传感器技术和间接检测方法通过使用光电编码器实现测高功能。此外,与此同时,控制系统控制强夯机的运动控制系统监控整个系统包括发动机工作参数、动作的阀门和传感器的信号,观察强夯机的工作状态,及时发现问题和解决问题。

基于新型混合封装的高速低感SiC半桥模块

针对现有商用SiC功率模块寄生电感大这一问题,提出一种基于直接覆铜陶瓷基板(DBC)+柔性印刷电路板(FPC)的新型混合封装结构,并设计了一种基于该结构的高速低感SiC半桥功率模块。利用DBC+FPC的多层结构,通过优化布局,形成了互感抵消回路,同时利用FPC薄的特点来增强互感抵消作用,使得主回路的寄生电感降至2.5 nH左右。设计并加工了一个1200 V,40 A的全SiC半桥功率模块,通过阻抗测试和双脉冲测试,验证了模块的低寄生电感特点及高速开关的性能。

以揭露性新闻报道为例浅谈新闻的客观性

本文以媒体近期的揭露性新闻报道为例进行分析，认为“新闻客观性”在实际操作中常常异化成的两种标准，可以理解为“新闻客观性”的“二元性”，而不是对新闻“客观性”理论本身的颠覆，两者的目的其实一样，都是为了更好的呈现新闻事实。

基于正交试验与灰关联的弹体着靶参数敏感性分析

为分析着靶参数对截锥形半穿甲战斗部侵彻性能的影响程度,通过正交试验制定了试验方案并进行了数值仿真,同时对正交试验结果数据进行了灰关联分析,得到了弹体侵彻过程中着靶参数与弹体最大过载、速度变化量以及弹体偏转角之间的关联程度。分析结果表明:着靶参数对弹体最大过载的影响程度排序为:靶板厚度>入射速度>入射角度>攻角;对弹体速度变化量的影响程度排序为:靶板厚度>入射角度>入射速度>攻角;对弹体偏转角的影响程度排序依次为:弹体攻角>入射速度>入射角度>靶板厚度。分析结论可为着靶姿态的控制及舰船防护提供一定的参考。

供给变化下居民猪肉需求的吉芬效应

自非洲猪瘟疫情传入我国以来,为研究猪肉在市场上的需求量不减反增、违背需求定律的原因以及猪肉对居民肉类食品需求的影响机制,以猪肉供给稳定时期2000—2018年以及猪肉供给变化时期2018年8月至2020年2月居民的时间序列数据为基础,构建双对数模型进行实证研究。结果表明,猪肉属于肉类中的必需品,在供给平稳时期符合需求定律,即需求量与价格呈反方向变化,对其需求影响较大的是牛羊肉价格变化;在猪肉供给变化时期,受消费者预期影响,违背需求定律,即需求量与价格呈同方向变化,这并不是因为猪肉属于吉芬商品,而是由于其供给变化产生了吉芬效应,当供给端逐渐恢复稳定时,吉芬效应趋于消失。

点焊信息在线监测与评估在航天器舱体结构中的应用

航天器密封舱涉及点焊位置几百处。在点焊过程中监测并控制熔核尺寸、冶金缺陷,保证接头质量是十分迫切的。针对航天器密封舱点焊质量在线监测的需求,搭建了一套点焊信息在线监测与评估系统,通过统计分析采集到的原始特征信息值,获得了压力曲线和动态电阻的特征值,实现了对焊点飞溅、虚焊(或焊点熔核偏小)质量的在线评估。验证结果表明该系统具有较高的可信性。研究成果已应用于某型号密封舱桁条加强筋的焊接生产中。为航天器数字化车间的建设提供借鉴,有力提升了航天器研制过程中的质量检测和产品数据包数字化追溯能力。

基于功能损伤的装备有效毁伤幅员仿真方法研究

为在装备战斗损伤试验中收集到足够多的有效损伤数据,提出利用装备有效毁伤幅员进行试验场地设置的新方法。建立有效毁伤幅员的求解模型,提出广义毁伤幅员和基于任务的装备功能损伤概率概念。针对广义毁伤幅员的求解,深入研究装备物理损伤建模与仿真问题,主要包括破片毁伤效能模型、面向破片损伤仿真的装备描述模型、装备破片损伤响应模型和装备损伤仿真过程模型。针对装备功能损伤概率的求解,分析装备功能损伤仿真模型的建立方法及步骤,提出装备损伤注入的概念,并对损伤注入的实施方法及步骤进行了分析。仿真实例分析结果表明,所提出的装备有效毁伤幅员求解方法是可行且有效的,对于优化装备战斗损伤试验方案设计、降低试验费效比具有十分重要的现实意义。

圆柱形弹药空气中爆炸相似性规律

针对战场损伤试验中弹药费用高、使用风险系数大的问题,采用量纲分析的方法对圆柱形弹药相似性模型的建立方法进行分析,研究原型同相似性模型之间冲击波峰值压力的关系,利用有限元仿真软件AUTODYN对冲击波传播过程进行数值仿真,并结合实弹试验数据对相似模型的有效性进行验证。研究结果表明,AUTODYN仿真结果同量纲分析结果一致,同时与实弹试验结果也吻合较好,说明在实际试验中可以使用缩比模型替代原型进行试验。该研究为弹药缩比模型在战场损伤试验中的使用提供了理论基础,具有一定的工程价值。

带水墙靶板对高速破片侵彻能力影响规律

针对大当量成型弹药破片毁伤威力试验风险系数大、试验效能低的问题,提出采用带水墙靶板的方式对破片毁伤参数进行测定的新方法。应用动力学模拟软件AUTODYN,对破片侵彻带水墙靶板及无水墙靶板的过程进行了有限元数值模拟,分析了水墙厚度和破片入射角度对破片侵彻能力的影响规律,通过实弹试验的方式对带水墙靶板的实用效果进行了验证。计算结果表明,带水墙靶板相比无水墙靶板,能够大大降低破片的侵彻能力,同时与实弹试验效果也能较好吻合,说明在实际试验中使用带水墙靶板收集破片毁伤参数的方法是可行的。

预制破片侵彻靶板临界跳飞角变化规律

为研究预制破片侵彻靶板的临界跳飞角变化规律,采用数值仿真的方法对预制破片侵彻靶板的临界跳飞角变化规律进行分析。利用LS-DYNA有限元仿真软件,建立了不同形状预制破片侵彻靶板的仿真模型,通过与试验结果相对比的方式验证了模型的可信性。分析了破片形状、破片形状比例系数、破片入射速度和靶板厚度对临界跳飞角的影响规律。分析结果表明:在相同条件下,破片临界跳飞角按照圆柱形、方形和球形预制破片的顺序依次减小,随着破片入射速度和破片形状比例系数的增大而增大,并在一定范围内随着靶板厚度的增加而减小。