国家微重力实验室落塔及微重力实验研究

落塔是短时、经济的微重力实验地基自由落体重要设施。中国科学院力学研究所国家微重力实验室落塔,在近三年来我国空间计划一些重要项目的预研中发挥了重要作用。

微重力燃烧实验落塔技术改进

上抛工作模式是一种有效的地基微重力实验技术．它能在基本上不增加落塔高度的情况下，成倍地增加微重力实验时间．本文将简要介绍在工程热物理所25米落塔设施上由实时过程控制技术和数控全速同步泛能换能技术组成的牵引式上抛技术的工作原理，基本组件，微重力状态下蜡烛火焰实验的初步结果，以及与NASA落塔和航天飞机实验结果的对比．

过冷池沸腾落塔短时微重力实验研究

本文研制了一套控温池沸腾实验设备,利用中国科学院国家微重力实验室落塔开展了短时微重力环境下的过冷池沸腾传热实验研究。加热元件为长30 mm、直径60μm的铂丝。实验工质为0．1 MPa压力下过冷度为24℃的R113。在地面常重力和落塔短时微重力实验中,观测到核态沸腾和双模态过渡沸腾现象。对核态沸腾,微重力传热效果稍有增强而汽泡形态却呈现出剧烈变化。对双模态过渡沸腾,微重力下膜态沸腾部分有明显收缩,但热流密度值仍比常重力时减小20％。

DMFC内部气液两相流动与电性能的短时落塔实验研究

利用国家微重力实验室落塔提供的短时微重力实验环境,对常重力和微重力条件下直接甲醇燃料电池(DMFC)内部的气液两相流动形态和相应电性能等的影响进行了实验研究,发现在微重力条件下,DMFC阳极流道内CO_2气泡速度很小,气泡尺寸随着时间的推移而不断长大,甚至堵塞流道;流道堵塞现象随电流增大而急剧强化.电性能曲线显示,在浓差极化区存在显著的重力效应,电性能的恶化随浓差极化程度的加强而增大.

微重力环境与微重力落塔的液压上抛发射系统

综述了形成微重力环境的空间方式和地面方式的各自特点 ,阐明了研究微重力落塔上抛方案的意义 。

微重力燃烧研究用落塔

微重力燃烧研究用落塔张孝谦，韦明罡（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词微重力，落塔，燃烧１引言微重力燃烧是燃烧学和空间科学交叉的一门新兴研究领域，具有重要的理论意义和应用背景。微重力状态下浮力、自然对流和沉积等因素对燃烧过程的影响十分...

NMLC落塔自由落体装置的下落加速度特性

介绍了国家微重力实验室（NMLC）落塔自由落体实验装置。与国外同类装置相比,该装置的特点是采用双舱结构,内外舱间抽真空的方案,并利用同步电机制动特性及弹性机构进行落舱的回收。这些措施可以更便捷,更经济地进行微重力燃烧实验。对调试过程中获得的结果进行了初步分析,结果表明该装置达到了预期的设计。

微重力落塔电磁悬吊、释放技术研究

论述了微重力落塔电磁悬吊、释放、提升机构的关键技术,电磁释放过程的特性分析以及微重力落塔实际试验的情况。分析说明:悬吊、释放性能的好坏决定了试验落舱的微重力水平,也是微重力落塔试验能否成功的关键技术。

微重力落塔电磁悬吊释放控制系统研究

论述了微重力落塔落舱电磁悬吊、释放、提升控制系统的关键技术 ,以及电磁释放过程的特性分析和微重力落塔实际试验情况 .对系统结构和组成进行了分析 ,给出了系统的结构 ,说明了系统的工作原理和工作流程 .分析表明 :微重力落塔落舱电磁悬吊、释放性能的好坏 ,决定了试验落舱的微重力水平 。

微重力落塔试验技术及其应用(Ⅰ)

落塔试验是开展微重力研究的有效手段之一。本文研究落塔试验技术中最关键的问题之一：微重力水平的控制问题。介绍了解决该问题的若干技术途径，给出了有关的计算公式。并讨论了微重力环境下液体动力学试验的一些特殊要求及其解决方法。文中给出了典型情况下的一些计算结果。

微重力落塔试验技术及其应用(Ⅱ)

本文研究落塔试验技术中的3个重要问题。落舱的释放技术、落舱的回收和缓冲技术、试验的测量技术。讨论了有关的技术要求，给出了解决这些问题的若干技术途径及其特点，评价了不同技术途径的适用性。

落塔微重力水平激光干涉测量方法中的干扰因素分析

落塔是获得微重力环境的重要设施,落塔微重力水平的测量对微重力科学实验的研究至关重要.激光干涉是测量落塔微重力水平的一种新方法,这种方法的基本原理是让一个参考落体在落舱中自由下落,落舱由于受到舱外空气阻力的作用将与自由落体运动略有差异,而舱内的参考落体则更接近理想的自由落体运动,这就使得落舱与参考落体之间存在着加速度差,这种加速度差便反映了落舱的微重力水平,其所导致的相对运动则可通过激光干涉的方法测量出来.本文对落塔微重力水平的激光干涉测量方法中将会遇到的一些主要干扰因素进行了分析,计算结果表明,这些干扰因素所造成的总误差约为1.2×10^(-7)g,低于微重力水平的预测值10^(-4)～10^(-6)g,因此该方法是一种比较可行的测量方法.

介绍几种液体燃料小滴燃烧的落塔试验方案

本文简要介绍微重力条件下液体燃料小滴燃烧研究中，所采用的几种落塔试验方法及试验设备。给出了单滴静态燃烧、运动小滴的燃烧、小滴列燃烧等的试验装置图。

德国Bremen落塔

建立在德国不莱梅(Bremen)应用空间技术和微重力中心(简称ZARM研究所)的落塔(drop tower)不仅是欧洲唯一的，也是目前国际上最大的地面微重力研究实验装置之一．自1990年9月正式投入运行以来，它已完成了许多重要的研究计划，取得了一系列成果，对空间科学研究和发展作出了贡献，已成为世界瞩目的微重力研究中心和基地．

基于PLC的微重力落塔落舱电磁控制系统

论述了微重力落塔落舱电磁悬吊、释放、提升控制系统的关键技术。对控制系统的结构和组成进行了分析,给出了系统的结构,说明了系统的工作原理和工作流程。分析表明:微重力落塔落舱电磁悬吊、释放性能的好坏,决定了试验落舱的微重力水平,同时也是微重力落塔试验能否成功的关键技术。

微重力落塔精密三自由度电磁释放控制系统

在微重力落塔释放载荷舱时,由于机械应力、摩擦力等的干扰,会产生旋转力矩和加速度突变,影响载荷舱内的微重力水平。为此,提出了通过主动控制释放电磁力减缓应力影响以提高微重力水平的工作方式。首先对舱体的姿态与位置进行了动力学解耦分析。然后对三自由度控制模型进行了研究,并提出了优化的释放过程运动规划曲线。对比了多种不同释放方式和释放策略的仿真结果,最后设计了释放系统样机,实现了上述电磁释放的运动规划与闭环控制。实验结果表明,与直接释放相比较,所提出方案可以实现载荷舱在0.15 s内从零加速度到重力加速度的平稳过渡,水平方向的加速度扰动幅值降低到3.7%,有效减缓释放过程中的转动干扰,提高载荷舱内的微重力水平。

空间在轨流体输运稳定性落塔实验

空间流体管理是微重力流体科学的重要研究方向之一,而有外力驱动的开口流道毛细流动界面稳定性研究是其重要的内容.设计研制了一种微重力双流道流体输运实验装置,采用的两个流道分别为截面相同的对称内角和非对称内角,并有相同的开口长度,在百米微重力落塔进行了10次双舱实验.通过分析不同流量下的液面特性,判定流动的类别,将流动形态分为亚临界、临界和超临界三种,确定了两个流道的临界流量,并对两个流道毛细流动的特征进行了比较.

落塔微重力水平的激光干涉测量方法研究

本文提出了落塔微重力水平的激光干涉测量方法,详细地讨论了其测量原理,给出了初步的设计方案和数据处理方法,并对几种系统误差作了全面的分析,从理论上论证了实验方案的可行性。从而可望为我国落塔微重力水平的测量提供了一个切实可行的方案。

微重力落塔电磁悬吊、释放技术研究

电磁悬吊、释放、提升机构是微重力落塔的一个主要分系统。文章论述了微重力落塔电磁悬吊、释放、提升机构研制的关键技术及难点、电磁释放过程的特性分析以及微重力落塔实际试验的情况。采用万向架悬吊结构和电磁释放过程可调技术解决了落塔微重力试验落舱释放的技术难题,实现了释放过程可调和控制,减少和降低了落舱释放的干扰,保证了落舱的微重力水平。实验结果表明:落舱释放平稳,下落状态无倾斜,完成了电磁释放全过程并安全回收。

微重力落塔实验中的流体行为仿真与分析

为提高实验结果准确性,本文对典型微重力落塔实验中的流体行为进行仿真验证和对比分析。首先,对典型自由下落式落塔实验全过程中的流体贮箱运动规律进行了分析和设计。然后,基于相似理论对缩比模型流体实验进行了设计和数值仿真验证,并以静液面生成和液体重定位过程为例,分析了落塔微重力初始状态的影响。模型间及模型与实验的对比结果验证了落塔实验和缩比模型流体实验设计及本文所采用仿真方法的有效性和准确性。对比分析表明:三组模型在液体形态和质心相对高度上吻合度较高;落塔缩比模型中微重力初始状态对静液面生成和液体重定位过程均有所影响,但影响随时间有减小趋势或可通过实验参数调整进行补偿。相关结论可为落塔流体实验设计提供重要参考。