直流放电非均匀等离子体对C波段电磁波反射和透射试验研究

以低电压、大电流直流放电产生非均匀等离子体为研究对象,在电磁波在等离子体中传播特性、非均匀等离子体对电磁波的反射和透射等理论模型指导下,在稀薄气体环境中进行了空间尺度为1.5m、电子密度变化范围为1×1010cm-3~5×1011cm-3的非均匀等离子体对C波段电磁波的反射和透射试验,通过相近状态下理论仿真结果与试验结果的对比分析,给出了4种典型电子密度及其分布状态对电磁波反射和透射特性变化规律。通过试验验证了等离子体与电磁波相互作用机理用于分析稀薄气体环境下直流放电非均匀等离子体中电磁波传播特性的适用性。     

瞬态小尺寸等离子体的判断及光谱法表征

以等离子体为激发能量的点火方式是含能材料点火技术的一个发展方向,等离子体的基本参数如温度和电子密度对研究等离子体点火的机理是重要的参数。对于半导体桥( SCB)在一定放电条件下所产生的瞬态小尺寸等离子体,很多等离子体诊断方法不能适用。本研究利用原子发射光谱技术,同时获得SCB等离子体温度和电子密度随时间分布的诊断结果,在放电电压为16 V,充电电容为47 μF条件下,1.0 Ω的SCB等离子体温度分布在2 400—3 800 K之间,电子密度约为3.2×l014～4.2×1014个／cm3左右。同时,依据筹离子体成立的空间尺度和时间尺度条件,根据光谱诊断结果,判断不同型号的SCB的放电行为是否产生等离子体。本研究为瞬态小尺寸等离子体诊断提供了一种有效的方法,为SCB桥体的设计以及点火方式的控制提供了理论指导和参考依据,以及用于其它体系中等离子体参数的诊断及判断。     

大尺度分层均匀等离子体介质中VHF波传播特性分析

在电离层的60~1 000 km高度,其等离子体电子密度变化范围为10~106 cm-3。以稳态电离层等离子体电子密度随高度变化规律为基本出发点,研究大尺度电子密度缓变等离子体介质中VHF波反射和透射特性,采用分层介质方法,建立了相应的反射系数和透射系数计算模型,获取了不同尺度、不同电子密度和碰撞频率条件下等离子体对VHF波的反射和透射变化规律。结果表明,大尺度、电子密度范围为104~106 cm-3的分层均匀等离子体介质对频率为30~150 MHz的无线电波透射能量衰减均大于10 d B,且随着频率的减小透射能量衰减呈指数增大,在频率为30 MHz附近透波能量衰减量将超出通信系统接收机灵敏度范围,从而导致通信系统无法正常工作。     

火药燃烧宽波段热辐射温度测量方法研究

为了准确测量火药燃烧时的高温瞬态火焰表面温度,利用辐射测温理论提出了火药燃烧宽波段热辐射测温方法,集成设计了高温瞬态温度测量系统,并采用单基发射药自由场条件下的燃烧试验,验证了高温瞬态温度测量系统的有效性和可靠性。结果表明,自由场条件下3m处的单基发射药燃烧火焰表面温度在1~10 kg等4种不同药量下实测为1500~1800℃,数据重复性较好,且测量结果与理论计算一致。     

基于并行VSIE-MLFMA的任意非均匀等离子鞘套与天线窗一体化电磁建模技术及其应用

为分析高速飞行时临近空间飞行器外等离子体鞘套对天线辐射特性的影响,采用基于快速多层快速多极子（VSIE-MLFMA）的体面积分（VSIE-MLFMA）方法来建模并分析飞行器表面的等离子体的电磁特性。就某飞行器模型在特定弹道下的天线窗及等离子体参数,分别仿真了工作频率为S、C波段及Ka波段下,复合环境对天线辐射特性的影响。并将计算方法与OpenMP-MPI并行策略结合,显著提高了求解速度,使其适用于处理等离子体参数变化复杂的电大载体条件下?的天线窗动态热透波仿真问题。     

高速飞行器再入时微波通过等离子体鞘套的传输特性

主要是研究了电磁波在有气态电介质电离和空气电离耦合形成的等离子体鞘套中的传播特性.通过给出电子密度在等离子体鞘套中的分布模型,在不同的再入环境温度下,利用传输矩阵法计算了电磁波通过等离子体鞘套的功率反射、透射和透射系数.在外加磁场的作用下,发现电磁波更容易穿透等离子体鞘套.     

导弹再入过程中电磁波传输的研究

阐述了在导弹再入过程中,电磁波在等离子体鞘套中的传播特性.针对导弹前端的等离子体鞘套中电子密度分布模型,以及等离子体鞘套中的电子密度、碰撞频率和电磁波的入射角度还有温度、压强等因素对电磁波的反射、透射和吸收的影响进行了讨论,得到了电磁波在等离子体鞘套中传输特性与各因素之间的关系图象.如果要解决导弹再入过程中出现的通讯中断问题,就需要建立电子密度分布模型、温度与电子密度、温度与碰撞频率的函数模型等.     

基于被动毫米波目标检测装置

分析了单片集成电路技术的Ka波段直接检波式被动毫米波探测装置的结构和工作原理,并对各个功能模块进行研究。在实验室的条件下对探测装置系统进行了测试,让小金属目标在不同速度时和不同距离时通过探测装置进行检测,由瞬态记录仪记录下相应条件下目标辐射特性,对目标信息进行分析。测试结果证明了探测装置检测目标的有效性,为后续被动毫米波目标识别的研究和相关的探测系统的设计奠定了基础。     

CCD交汇光靶布站方式的优化设计与数值模拟

在介绍CCD交汇光靶原理的基础上,利用数学模型分析了坐标测量精度与相机系统各结构参数之间的关系,通过计算机仿真技术对光靶的布站方式进行了数值模拟.结果表明,在给定靶面尺寸及各结构参数测量误差的前提下,可以得到使系统坐标测量误差最小的最佳布站方式.     

基于电离种子的发射药燃烧生成等离子体研究

针对发射药燃气温度难以满足等离子体生成条件的问题,通过添加电离种子的方法提高燃气生成等离子体含量。基于气体平衡方程推导了发射药添加电离种子后的燃气电子密度计算公式,分析了电子密度随温度的变化规律,通过不同类型发射药的燃烧对比实验及双基药添加电离种子实验进行了验证。结果表明:电子密度随燃气温度的增加而增加,且添加电离种子能在现有发射药的基础上进一步提高燃气电子密度。研究成果为下一步等离子体在火炮发射过程中的应用提供理论依据。     

分布式雷达对非合作目标弹道测量精度分析

针对非合作目标高精度弹道测量问题,提出采用一主三副脉冲体制分布式雷达系统组网测量模式,对系统提供的“多测距多测速”冗余测元采用基于函数约束的测元层数据融合计算方法,通过仿真计算,分析了弹道测量精度,结果表明:在合理布站条件下,如果雷达测元只含有随机误差,则弹道测量精度很高; 如果测元存在系统误差,则弹道测量精度有所下降。针对消除测元系统误差,提出了4项修正内容。该文研究工作为今后作战试验条件下雷达组网测试和数据处理提供了参考。     

基于密闭爆发器的等离子体诊断系统研究

为了快速有效地诊断火药燃烧时生成的等离子体密度,设计了一套基于密闭爆发器的等离子体诊断系统,并采用光谱法对等离子体进行诊断。诊断结果表明:通过设计的等离子体诊断系统可以诊断出火药燃烧时的发射光谱,从而获得相应的等离子体密度。     

导弹转动惯量测试系统及误差分析

研制了可精确测量质量在100～1200 kg范围内导弹等飞行体转动惯量的大型测试系统。利用可展开式测量臂结构,实现了一次工装就可以测量出导弹对3个轴的转动惯量,从而有效降低了多次安装带来的定位误差。对影响系统测量精度的误差因素进行了定量分析。对标准样件进行了实测,各轴的转动惯量测量误差均小于0.1%．     

基于容积法的船舶柴油机油耗仪表研究

为精确测量小型船舶柴油机瞬态油耗,利用椭圆转子流量计的测量原理,设计了一种船舶柴油机油耗仪表,并在喷油泵试验台上模拟6135柴油机各工况的喷油试验,以验证该油耗仪测量的准确性．实验结果表明,该测量系统工作稳定、准确性较高,在模拟柴油机怠速工况和额定工况时误差分别为0．8％和0．6％,满足柴油机实际工作测量精度要求．     

单轴旋转捷联惯性导航系统加速度计尺寸误差标定方法

加速度计尺寸误差在载体角运动情况下,会造成捷联惯性导航系统导航解算误差,这在单轴旋转捷联惯性导航系统中尤为显著。为提高导航精度,提出一种新的加速度计尺寸误差标定方法。通过分析单轴旋转调制下尺寸误差的作用机理,建立导航误差与尺寸误差的数学模型;为进一步提高标定效果,引入加速度计等效误差作为扩展观测量,利用可观测性分析方法设计具体的标定路径,通过滤波获取尺寸误差参数。仿真和实验结果表明,相比仅以速度误差为观测量的方法,该方法可以实现对加速度计尺寸误差的更高精度快速标定,导航速度解算误差可降低约50%.     

基于旋转阀的固体火箭发动机燃烧室压强振荡特性

针对基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应函数测试系统存在不易进行相位角测量、压强振荡及内流场分析的难点,设计一套旋转阀冷流实验系统,建立对应的压强振荡理论计算模型和三维瞬态内流场仿真模型,研究燃烧室压强振荡及其内流场特性.开展不同排气频率的冷流实验和理论计算,并与仿真模型进行对比.结果表明:仿真计算中单个转子排气通道周期...     

基于小波消噪的瞬态表面温度传感器动态建模

测量瞬态高温时,由于传感器自身的热惯性,使得测量结果与真实结果之间存在很大的动态误差。减小动态误差需建立温度传感器的动态数学模型,再进行动态误差修正。测量噪声使得辨识得到的数学模型存在误差,影响到测量系统的精度。利用小波分析对传感器输出信号进行消噪,再通过系统辨识方法建立传感器动态模型。经检验该方法可以达到理想的效果,为系统进行动态误差修正奠定了基础。     

低能量导爆索水中爆炸气泡的脉动现象

为了推动爆炸气泡帷幕减震技术的研究,揭示低能量导爆索水下爆炸气泡脉动规律,采用高速摄影系统对水平和竖向放置的单根及两根低能量导爆索水下爆炸气泡脉动特性进行了实验研究,得到了其不同放置方式下的气泡脉动特性。结果表明,水平放置单根低能量导爆索水下爆炸首次气泡脉动形状保持圆柱形,第一次气泡脉动周期为11.5 ms,最大直径为6.9 cm;水平放置两根低能量导爆索第一次气泡脉动周期为14 ms,22 ms时两气泡开始相互融合,形成一气泡帷幕层,比单根水平放置低能量导爆索第一次气泡脉动周期长。竖向放置两根低能量导爆索第一次气泡脉动周期为27.5 ms,比单根低能量导爆索第一次气泡脉动周期长,79.5 ms时形成完全融合的气泡帷幕,323 ms时该气泡帷幕仍清晰可见。将低能量导爆索竖向布置缠成网状,气泡脉动持续时间长,有利于爆炸气泡帷幕的形成。