航天领域高性能并行计算研究进展

航天领域的大规模科学与工程问题的数值模拟既依赖于高性能并行计算的支撑,同时也是高性能并行计算发展的动力。综述了航天领域高性能并行计算的研究进展,对高性能并行计算环境进行简单介绍,对相关研究领域包括气动力、气动热、化学非平衡、结构强度、热防护、蒙特卡罗方法和湍流研究等进行分类和详细阐述;总结了航天领域高性能并行计算存在科学计算高并行效率和工程计算低实用价值、并行应用的多样性和缺少科学的并行方法的矛盾,并指出了进一步研究方向。     

空心与实心玻璃纤维及其复合材料性能研究

对比研究了空心玻璃纤维与实心玻璃纤维单丝及复丝拉伸强度,建立了玻璃纤维单丝强度模型。通过缠绕工艺及模压工艺制备了空心/实心玻璃纤维复合材料(HGFRP/SGFRP)单向板,考察了HGFRP及SGFRP单向板的拉伸性能及弯曲性能。研究表明,空心玻璃纤维及实心玻璃纤维单丝拉伸强度均符合Weibull分布,空心玻璃纤维单丝及复丝的拉伸强度低于实心玻璃纤维,HGFRP的比拉伸强度和比弯曲强度略低于SGFRP,但HGFRP的比拉伸模量和比弯曲模量高于SGFRP。研究表明,空心玻璃纤维有望在新一代轻质高强材料中发挥新型异型纤维增强体的作用。     

银纳米线透明电极的成膜及后处理综述

银纳米线是一种有较大应用潜力的新一代透明导电电极材料。总结了利用银纳米线制备透明电极常用的旋涂、喷涂和棒涂法3种主要液相成膜工艺,对成膜工艺对膜性能的影响以及其应用潜力进行了分析;介绍了加热、加压和引入介质3类后处理方法,阐述了不同后处理方法对银纳米线透明电极综合性能的影响。     

碳纤维颗粒增强CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层及其耐磨性能

提高耐磨性能是推动仿生超疏水表面走向实际应用的关键挑战之一。设计了二氧化铈微米粒子增强PMMA/PVDF超疏水复合涂层配方,获得了水珠接触角达152°、水珠滚动角为5°的超疏水复合涂层。该涂层经过落砂磨损试验后接触角下降为103°、滚动角增大为20°。采用碳纤维颗粒对CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层进行增强,优化配方的接触角达153°、滚动角达到5°。经过相同落砂磨损试验后,增强后的复合涂层水珠接触角能在一定程度磨损后达到140°左右。可见,CeO2/PMMA/PVDF复合涂层具有良好的超疏水性能,碳纤维颗粒增强是提高该涂层耐磨性能的有效方法。     

真空导入模塑工艺纤维预成型体弹性回复效应的实验研究

通过监测真空导入模塑工艺(Vacuum infusion molding process,VIMP)树脂面内渗流和面外(Z向)渗流时纤维预成型体的厚度和纤维体积分数变化,考察纤维预成型体的弹性回复效应规律,揭示弹性回复效应对复合材料力学性能的影响规律。结果表明,面内渗流时首先出现弹性滞后现象,随后在弹性回复效应作用下厚度迅速增大并出现一个峰值,然后进入再平衡过程,再平衡过程削弱了预成型体各处厚度的差异。面内渗流时注胶口处厚度增幅较大,真空口处厚度增幅较小,厚度的增加降低了纤维的体积分数。采用面内渗流注胶方式制备的层合板,在注胶口处其纵向拉伸强度和拉伸模量较小,在真空口处其值较大。Z向渗流弹性回复效应曲线出现滞后平台和滞后斜台,且弹性回复对厚度的影响较面内渗流时大得多。     

初态误差对显式制导弹道导弹命中精度的影响特性

为研究初态误差对显式制导弹道的影响特性,在分析初态误差对标准弹道、实际飞行弹道影响机理的基础上,归纳推导了初态误差对导航和需要速度计算影响的分析模型,基于误差模型分析了初态误差对显式制导关机时间的影响机理。提出了初态误差对弹道和显式制导影响的分析方法,仿真分析了初态误差对不同地区同射向发射和相同地区不同射向发射的影响结果。仿真结果表明,在不考虑其他导航误差的情况下,初态误差对标准弹道和显式制导弹道的命中精度误差量在5%以内。     

空间绳网二级发射模式动力学分析

借鉴降落伞“先拉出、后展开”思想,提出一种空间绳网二级发射模式,并建立了数值仿真模型。该发射模式将绳网拉出展开过程分解为拉出和展开两个步骤,进行分步控制,保证了绳网规则、有序地拉出,避免了绳网拉出展开过程中的缠绕、穿透和打结等问题。将数值仿真结果与地面试验数据进行对比,验证了该模型的有效性和可用性。空间绳网二级发射模式的提出与仿真模型的建立为空间绳网发射优化设计提供了一种参考途径。     

一种自适应变步长RKF方法及其在卫星轨道预报中的应用

为提高常规的变步长RKF方法的运算效率,提出了一种基于范数控制的自适应变步长RKF法。该方法给出局部截断误差范数值、误差限与步长的定量函数关系,根据这种函数关系自动调整步长,并对局部误差范数值为0或极小值的情况进行了讨论。卫星轨道动力学系统的描述可以归结为一阶向量常微分方程初值问题的求解,将自适应变步长RKF方法应用在该问题上,实现了考虑地球非球形和日月等三体摄动下的卫星轨道积分。仿真结果表明,该算法能满足高精度的轨道预报要求,提高了计算速度,在轨道预报中具有很好的使用价值。     

特征时段选择对飞行模态辨识结果的影响

基于飞行遥测数据,研究使用环境激励模态辨识方法辨识系统的模态参数时,挑选特征时段数据的方法。首先,详细介绍ARMA-NExT环境激励模态辨识方法的理论。接着,通过算例研究选择不同特征时段数据对模态辨识结果的影响,给出特征时段选择的方法和指南。通过研究,得出以下结论:低阶模态响应的信噪比较好的时段,模态频率和模态阻尼的辨识结果较为稳定。在使用遥测数据进行模态辨识时,应选择低阶模态响应信噪比较高的数据段。     

C/C-SiC复合材料的反应烧结法制备及应用进展

C/C-SiC复合材料具有轻质、高模、高热导率、低热膨胀系数、高温抗氧化等优异性能,是很好的高温结构材料。从C纤维的涂层保护、C/C多孔体的优化设计、反应烧结渗硅3个方面概述了C/C-SiC复合材料的反应烧结工艺制备过程;综述了C/C-SiC复合材料在航空航天、空间光学系统、刹车制动等领域的相关应用进展;展望了C/C-SiC复合材料制备工艺和应用方面的发展趋势。