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2016年  第36卷  第4期

空间材料科学
碲化铋基热电半导体晶体空间生长
陈炎, 包晔峰, 李小亚, 周燕飞, 陈立东
2016, 36(4): 413-419. doi: 10.11728/cjss2016.04.413
摘要:
碲化铋基热电半导体是中低温区高性能热电材料,在热电致冷、电子器件精确控温领域获得了重要应用,且在更多领域具有广泛应用前景.碲化铋基材料通常采用区熔法制备,材料的性能优值ZT约为0.8.应用要求进一步提高其ZT值.合金化和掺杂优化是提高碲化铋基材料性能的有效途径,但会使得材料的化学成分越来越复杂.重力条件下区熔的固有问题是,重力导致的浮力对流和壁附效应凸显,使区熔碲化铋基材料成分和性能波动较大.空间微重力可以消除重力导致的浮力对流和壁附效应,有望提高碲化铋基材料的成分均匀性和热电性能.本文根据碲化铋基材料空间微重力下区熔生长研究状况,对实践十号科学实验卫星和天宫二号空间实验室将开展的碲化铋基材料空间微重力区熔生长研究进行了分析.
InSb光学带隙的掺杂调控研究
张兴旺, 吴金良, 尹志岗
2016, 36(4): 420-423. doi: 10.11728/cjss2016.04.420
摘要:
利用布里奇曼法进行了InAsSb半导体合金的生长,并对其结构、光学及电学特性进行了表征.研究发现,As替位掺杂造成X射线(111)衍射峰略微右移,同时其半高宽明显展宽.基于X射线衍射数据,利用Vegard定律计算出的As组分与能谱测量得到的结果基本吻合.此外,As的掺入使得材料背景载流子浓度略有上升.傅里叶变换红外光谱结果显示,As的替入使得材料带隙明显变小,拟合得到的光学带隙与通过Woolley-Warner经验公式得到的值定性一致.研究结果表明,As掺杂是减小InSb带隙,开拓其面向第二个大气窗口红外探测应用的有效途径.
锑化物磁性半导体体材料研究
尹志岗, 吴金良, 张兴旺
2016, 36(4): 424-427. doi: 10.11728/cjss2016.04.424
摘要:
利用布里奇曼法进行GaMnSb磁性半导体生长,并对其结构、磁学及电学特性进行研究.在高Mn区域发现了室温铁磁性,而在低Mn区域只探测到抗磁信号.电学测量表明,两个区域的空穴浓度基本相当,说明观察到的磁学性能差异与载流子浓度无关.X射线能谱测试显示,高Mn区域的Mn组分分布不均匀,低Mn区域的Mn组分分布则相对更为均匀.此外,高Mn区域的饱和磁化强度仅为每Mn原子0.013μB,与理论值相差约两个数量级.X射线衍射谱的结果说明,高Mn区域有出现MnSb第二相的迹象.以上结果证实所观察到的室温铁磁性并不是GaMnSb的内禀特性.
CsI(Eu)晶体空间生长地面实验
刘锦峰, 许桂生, 朱秀, 田彦峰
2016, 36(4): 428-431. doi: 10.11728/cjss2016.04.428
摘要:
人工晶体在高技术领域具有十分重要的应用.在多组分晶体生长过程中,由于分凝的存在,会导致成分沿晶体生长方向产生变化,从而影响到晶体性能的均匀性,对应用产生不利影响.为研究微重力对多组分晶体分凝的影响,利用天宫二号卫星进行空间晶体生长实验.结合晶体生长特性和天宫二号综合材料实验装置的技术条件,确定以铕掺杂CsI晶体为研究对象.在地面研制阶段,CsI(Eu)晶体样品顺利通过力学环模试验,并在地面实验中生长出质量较高的CsI晶体,样品中存在明显的组分分凝.
空间低温溶液晶体生长的地基实验
宋友庭, 陈万春
2016, 36(4): 432-437. doi: 10.11728/cjss2016.04.432
摘要:
首次使用疏水型聚四氟乙烯微孔滤膜,利用其透气不透水的特性,密封晶体生长容器,采用恒温蒸发法进行晶体生长.溶剂通过蒸发离开生长容器后,被生长容器外的吸附剂吸附,使得溶液维持一定过饱和度,以实现单晶的连续生长.在此基础上研制出一套空间低温溶液晶体生长地基模拟装置.利用此装置进行了一系列地基模拟实验,获得一批高质量α-LiIO3单晶,证实了该生长装置的溶剂蒸发量和容器密封性能够满足空间低温溶液晶体生长需要,为未来空间低温溶液晶体生长实验奠定了基础.
高性能纳米复合薄膜制备及其非线性光学性质研究
华子乐, 顾金楼, 崔方明, 施剑林
2016, 36(4): 438-444. doi: 10.11728/cjss2016.04.438
摘要:
介孔薄膜是介孔材料中的一种重要材料形式.根据介孔基纳米复合薄膜制备科学及非线性光学性能研究现状,基于相似相容原理、离子交换、无电沉积、电沉积、沉积-沉淀等新方法设计在介孔薄膜中实现金属与半导体纳米粒子高效及高分散性组装的系列结果,重点分析了合成纳米复合薄膜材料的非线性光学性质,研究了外场环境,特别是强磁场条件下的热处理过程对纳米金负载介孔基纳米复合薄膜结构与非线性光学性质的影响.
AlCuMgZn单晶合金的空间凝固
罗兴宏, 封少波, 李洋
2016, 36(4): 445-449. doi: 10.11728/cjss2016.04.445
摘要:
重力对合金凝固过程与缺陷形成具有重要影响.在常规地面条件下难以清晰揭示凝固过程中的重力效应及其作用规律,而在微重力环境中重力对熔体的作用以及对凝固过程的影响大大降低.利用天宫二号空间实验并结合地面对比实验,研究AlCuMgZn单晶合金在微重力和重力环境下枝晶生长形貌和特征参数差异以及成分偏析和缺陷形成的异同,揭示重力对枝晶生长过程和成分偏析等现象的影响及其在凝固缺陷形成中的作用.
Al-3.4%Bi合金定向凝固组织形成过程
江鸿翔, 孙倩, 赵九洲, 杨志增
2016, 36(4): 450-454. doi: 10.11728/cjss2016.04.450
摘要:
对Al-3.4%Bi(质量分数)偏晶点成分合金开展了定向凝固实验,并对其凝固组织形成过程进行分析.结果表明,Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固时在凝固界面前沿液相内形成溶质Bi富集层,并在该区域内发生液液相变.当试样凝固速度较慢时,合金凝固后弥散相粒子尺寸呈现双峰分布;当凝固速度较快时,凝固界面前沿所有尺寸的少量相液滴均向凝固界面迁移,合金凝固后弥散相粒子尺寸呈现单峰分布.
微重力与电磁场对凝固过程的影响
王晓东
2016, 36(4): 455-458. doi: 10.11728/cjss2016.04.455
摘要:
欧洲空间局两项材料领域课题MICAST和CETSOL均涉及微重力科学相关研究.通过等轴晶柱状晶转变(CET)分析了微重力环境对材料凝固过程的影响;介绍了一项在地面施加行波电磁场的标准(Benchmark)凝固实验,其温度场演化及微观凝固组织和浓度偏析均展示了磁控受迫对流对金属材料凝固过程的显著作用.
实践十号卫星有效载荷胶体材料箱地基实验
李伟斌, 蓝鼎, 王育人
2016, 36(4): 459-463. doi: 10.11728/cjss2016.04.459
摘要:
胶体材料箱是装载于实践十号上的重要载荷,用于空间胶体自组装的实验研究.地基实验阐明了常重力下的蒸发驱动胶体自组装机制.围绕胶体材料箱开展地基实验研究,制备了一种亲/疏水限位基片,分析了蒸发过程中受限液滴接触角的变化规律.通过同步显微观察法研究受限胶体液滴内部粒子的沉积行为,发现粒子沉积图案的形成过程由三种动力学行为控制.另外,通过落塔装置模拟短时微重力环境,分析重力瞬变引起限位基片上液滴的振荡过程,揭示了振荡过程中两个不同阶段的振荡特性.地基实验结果为在轨实验工况确定以及空间与地面实验对比提供了数据支撑,这对箱体工程参数设定以及空间实验条件匹配等具有重要意义.
空间材料实验炉的模拟热分析与地面试验分析
陶冶, 杨莉萍, 钟秋, 雒彩云, 徐子君
2016, 36(4): 464-468. doi: 10.11728/cjss2016.04.464
摘要:
空间材料实验炉的温度分布对空间材料制备至关重要.通过对用于天宫二号空间实验室材料实验炉的物理模型进行合理简化,建立了三维传热数值计算模型,测量了实验炉材料的热物性参数,并根据地面试验工况进行模拟热分析计算,其结果能够很好地与地面试验结果吻合.采用模拟计算的方法分析样品物性参数对炉膛和样品中温度分布的影响,对实验炉的隔热部件进行优化设计,进而对炉体外表面温度进行了预测.数值仿真计算弥补了实验中测温点不足的问题,有助于进一步了解样品的温度分布,同时为实验炉隔热优化设计和安全运行提供了依据.
微重力流体与燃烧
微重力煤燃烧研究现状及发展趋势
张海, 陈家伦, 张沛, 刘冰, 左程, 乔瑜
2016, 36(4): 469-475. doi: 10.11728/cjss2016.04.469
摘要:
微重力环境抑制了煤在地面燃烧时所受的浮力影响,提供了发现煤燃烧新现象及获得更准确的煤燃烧数据的理想条件,相关研究有助于揭示煤燃烧的基本规律和浮力对煤燃烧的作用,研究结果可用于校核和发展煤燃烧模型,进而促进地面煤的高效低污染利用.综述了国内外微重力煤燃烧研究现状,介绍了最新进展和成果,并对未来研究进行展望.
环形液池热毛细对流的线性稳定性研究
陈启生, 何蒙, 胡开鑫
2016, 36(4): 476-480. doi: 10.11728/cjss2016.04.476
摘要:
对外壁加热的环形液池热毛细对流进行了线性稳定性分析.采用Chebyshev配点法对Pr=6.8、内外径之比为0.5、深宽比A范围为0.25~1.4的数值结果进行分析,发现流动的临界状态均为振荡形式,并且随着A的增大,临界雷诺数减小,相应的临界波数与振荡频率也呈减小趋势.能量分析结果表明,小扰动与基本流相互作用项较小,表面张力在径向做功与周向做功对小扰动的动能变化起主导作用.观察三者与液池深宽比的关系,发现A=0.8时表面张力在径向做功项达到极小值,周向做功项以及小扰动与基本流相互作用项达到极大值.
天舟一号货运飞船空间实验装置蒸发相变地面实验
刘文军, 朱志强, 刘秋生
2016, 36(4): 481-486. doi: 10.11728/cjss2016.04.481
摘要:
以天舟一号货运飞船为依托,开展空间蒸发相变传热规律的科学实验研究,探索重力对蒸发传热传质过程的影响规律.设计了一套地面蒸发实验平台,以蒸发相变液体FC-72为研究对象,通过红外热像仪测温、热流量计、差分热电偶等手段,观测FC-72液层在不同台面温度、注液量等情况下的相变界面变化、蒸发表面特性、流体物性及Marangoni对流涡胞的变化等,获取其蒸发两相流体的液层温度差、表面温度场、热流量值、蒸发速率和涡胞结构等.实验结果表明:在其他条件不变的情况下,FC-72液层与蒸发台面的温差越高,其蒸发速率越快;注液量越大,蒸发速率也越大;在蒸发过程中出现了浮力对流涡胞和Marangoni对流涡胞.此外,通过地面蒸发实验可以确定空间科学实验选用的实验介质和材料,进而优化确定空间科学实验的工况、参数及流程等,部分地面实验结果也将直接成为天地对比实验的科学成果.
上随体Maxwell(UCM)流体热毛细液层弹性失稳的理论分析
胡开鑫, 何蒙, 陈启生
2016, 36(4): 487-491. doi: 10.11728/cjss2016.04.487
摘要:
通过对上随体Maxwell(UCM)流体热毛细液层线性稳定性的研究分析,发现流场会发生弹性失稳.扰动的增长速率随波数的增加而增加.与牛顿流体不同,UCM流体不存在临界Marangoni数,当波数达到某一临界值时会出现不稳定的弹性扰动波.该临界波数随弹性数和Marangoni数的增加而减小,当弹性数趋近于0时,流体即变为牛顿流体,而相应的临界波数趋于无穷.不同波数及传播方向上,弹性波的波速相同,而其增长速率在特定方向上达到最大.能量分析表明弹性波的扰动能量来自扰动应力做功.
SJ-10卫星固体材料燃烧实验装置
尹永利, 王双峰, 刘仁豪, 杨京松, 朱凤, 田柳
2016, 36(4): 492-496. doi: 10.11728/cjss2016.04.492
摘要:
为对微重力条件下固体材料着火和火焰传播特性进行研究,研制了实践十号(SJ-10)卫星固体材料燃烧实验装置.利用空间高真空条件,采用实验段内气体环境更新和控制技术,实现了在有限实验空间内对多个实验样品进行研究,并提供准确可控的实验环境条件(氧气浓度和气流速度).通过地面试验验证,该装置可通过实验样品、氧气浓度、气流速度、点火方式等实验参数的灵活组合,实现空间实验机会的充分利用和预定科学目标.
热毛细效应对细丝薄膜流动不稳定性的影响
刘荣, 刘秋生
2016, 36(4): 497-500. doi: 10.11728/cjss2016.04.497
摘要:
根据重力与热毛细力耦合作用薄膜在细丝上的流动情况,采用长波近似推导了界面的演化方程.通过色散关系分析热毛细作用对Rayleigh-Plateau稳定性的影响;通过时空模式的稳定性分析,研究了系统的绝对对流不稳定性特性;通过直接数值模拟,研究了薄膜破裂和绝对对流稳定性的关系.
典型弱浮力环境下导线绝缘层的着火先期特性
汪凯, 夏伟, 王宝瑞, 孔文俊
2016, 36(4): 501-507. doi: 10.11728/cjss2016.04.501
摘要:
根据实践十号(SJ-10)科学卫星导线特性箱有效载荷的地面低压模拟实验,通过搭建低压微重力模拟实验台,研究了典型低压弱浮力(3kPa)环境下不同绝缘层种类、厚度和过载电流对导线绝缘层着火先期特性的影响.实验获得了导线绝缘层着火先期的温升特性和烟气析出特性,并根据对比常压(1atm)下绝缘层着火先期特性的结果,初步预测了微重力条件下卫星在轨飞行绝缘层的着火先期特性,低压实验结果为SJ-10卫星空间实验工况优选提供了重要依据.
实践十号卫星蒸发对流箱地面科学实验结果分析
徐国峰, 朱志强, 刘秋生, 陈雪, 林海, 解京昌
2016, 36(4): 508-512. doi: 10.11728/cjss2016.04.508
摘要:
实践十号卫星蒸发对流实验旨在研究置于加热底板的蒸发液滴在相变过程中,表面蒸发与表面张力驱动对流的耦合机理及其不稳定性.为与空间实验结果进行对比,利用蒸发对流箱完成在轨工况的科学匹配实验,获得相应工况的地面科学数据、工程参数及实验图像.通过对地面科学匹配实验结果进行分析,得到不同工况下液滴形貌(体积、表面积、接触角、液滴高度、液滴直径)变化规律,以及液滴蒸发过程中温度、热流量、蒸发速率和蒸发流量的变化规律.依据实验结果分析研究了具有质量交换的复杂流体相变界面的热质传输规律.
地面微重力条件下低温贮箱内相变和传热的数值仿真
李佳超, 梁国柱
2016, 36(4): 513-519. doi: 10.11728/cjss2016.04.513
摘要:
为了预测航天器低温推进剂在轨工作时受热后的状态变化,采用二维轴对称Volume of Fluid(VOF)气液两相流计算流体力学模型,同时选择Lee提出的气液相变模型.由于模拟试验采用低温液氮贮箱,因此本文采用低温液氮贮箱为数值仿真对象.微重力情况下,贮箱内气枕区的压力和压力上升率均低于地面状况,重力水平越低,压力和压力上升率越小,并且气体形成的气枕区位置和形状因表面张力大小随温度不同而动态变化,液体区间的温差也随重力水平的降低而增大.
基于红外热像仪对珠状凝结换热过程实验
王许稳, 晏硕, 刘秋生, 朱志强
2016, 36(4): 520-524. doi: 10.11728/cjss2016.04.520
摘要:
通过非接触式测温装置红外热像仪,观测冷凝液滴的形成、生长以及液滴之间汇聚、滚落过程.实验发现在珠状冷凝过程中,其表面温度变化显著.随着冷凝过程的进行,小液滴逐渐汇聚成大液滴,其液滴单位面积换热量明显下降,液滴表面温度逐渐降低.微纳米级小液滴在珠状冷凝换热中具有至关重要的作用.液滴在洁净表面上的珠状凝结和液滴在汇合后自清理表面上的珠状凝结表现出不同的温度分布,即珠状凝结汇聚后的自清理表面一直被前驱膜所覆盖.
重力对R134a在矩形小通道内冷凝过程的影响
李盼盼, 陈振乾
2016, 36(4): 525-530. doi: 10.11728/cjss2016.04.525
摘要:
为研究重力对小通道冷凝过程的影响,采用VOF模型对制冷剂R134a在水平放置的边长1mm方形截面小通道内的冷凝换热过程进行数值模拟.模拟过程考虑重力、表面张力和界面剪切力的综合作用,表面张力采用CSF模型.结果表明:重力对矩形小通道冷凝换热的影响不明显,蒸气在通道横截面上呈近似圆形分布;通道较短时重力对液膜的汇聚作用不明显,达到一定长度后重力作用凸显.研究结果为天舟一号货运飞船搭载的蒸发与冷凝科学实验研究项目冷凝空间实验方案设计提供了理论依据.
天舟一号空间冷凝实验装置地基冷凝实验
晏硕, 王许稳, 刘秋生, 朱志强
2016, 36(4): 531-535. doi: 10.11728/cjss2016.04.531
摘要:
天舟一号(TZ-1)蒸发与冷凝实验装置地面科学匹配实验是优化空间实验参数与两相试验系统技术参数的重要环节.通过地面科学匹配冷凝实验,控制冷凝实验输入条件,观察条件变化给非稳态冷凝换热带来的影响,可为空间实验数据处理提供修正依据.实验内容主要包括:改变冷凝台和蒸气温度,获得换热系数随时间变化的规律,从而指导空间实验数据采集和液池加热;通过实验验证蒸气压力对液膜换热系数的影响.实验还证明了冷凝台温度、蒸气温度、抽气压力等对换热系数也都有很大影响.地面科学匹配实验对于完善实验装置、优化工况与实验参数以及提高实验可靠性具有指导意义.
FC72-氮气混合气体流动冷凝效率研究
廖绪滨, 吴万, 张兴斌, 何振辉
2016, 36(4): 536-541. doi: 10.11728/cjss2016.04.536
摘要:
混合气体(可凝蒸气与不可凝气体)相对于纯可凝蒸气,其流动冷凝过程更为复杂,冷凝效率受不可凝气体的浓度及冷凝温度影响.为对空间任务蒸发冷凝实验平台排放的废气FC72进行清理回收,针对所研制的FC72气液分离与收集器,在地面环境下对不同浓度的混合气体在不同冷凝温度下进行了流动冷凝效率实验.结果表明,对于FC72与氮气的混合气体,当冷凝器温度一定时,随着FC72浓度的增加,该气液分离与收集器的冷凝效率提高.在冷凝器温度约为-10℃,FC72浓度高于70%时,流动冷凝效率达到80%以上;当冷凝器温度降低至约-13℃,FC72浓度高于30%时,流动冷凝效率达到70%以上;当冷凝器温度降至约-15℃,FC72浓度高于20%时,流动冷凝速率均达到60%以上.
空间在轨流体输运稳定性落塔实验
陈小亮, 高源, 刘秋生
2016, 36(4): 542-546. doi: 10.11728/cjss2016.04.542
摘要:
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.
蒸气在铜表面冷凝的可视化实验
张雷刚, 陈振乾
2016, 36(4): 547-551. doi: 10.11728/cjss2016.04.547
摘要:
通过建立蒸气冷凝过程的可视化实验装置,在地面重力条件下对蒸气在铜表面的冷凝情况进行实验.采用高速摄像仪对蒸气在铜表面上发生的冷凝过程进行观测,并对比分析了H2O,R141b以及FC-72蒸气的冷凝情况.研究发现水蒸气在冷凝过程中一些大液滴在合并周围小液滴后会发生回弹现象,从而清理掉周边区域的小液滴.随着冷凝的进行,被清理掉小液滴的区域又会重新生成小液滴.这种回弹现象相当于延长了滴状冷凝的时间,从而起到强化冷凝换热效果.R141b及FC-72在光滑铜表面上均未发生滴状冷凝.在加大过冷度后,冷凝器内残留的空气还会在冷凝液膜上冷凝成小水滴,产生滴膜共存现象.水蒸气在铜表面冷凝过程中,滴状冷凝转换成膜状冷凝后热流量降低约20%,因此需要对铜表面进行改性处理,降低其表面能,从而强化冷凝换热.
空间生命科学及实验设备与技术
重力对植物细胞生长的效应
蔡伟明, 金晶, 陈海莹
2016, 36(4): 552-556. doi: 10.11728/cjss2016.04.552
摘要:
从地基研究植物向重性和在神舟八号卫星微重力条件下培养植物细胞出发,探讨重力变化对植物细胞发生作用时产生的生物学效应.已有结果显示,在植物向重性反应和处于失重状态时,重力方向和大小变化对细胞壁代谢具有一定影响.推断细胞形状的维持是由细胞壁的刚性与细胞内膨压平衡所致,当细胞膨压大于细胞壁刚性导致上述平衡打破时就会引起细胞体积增大.因此,重力的变化可能会通过影响植物细胞壁刚性与细胞内膨压的平衡影响细胞生长.
空间高等植物培养装置
童广辉, 袁永春, 郑伟波, 张涛
2016, 36(4): 557-561. doi: 10.11728/cjss2016.04.557
摘要:
空间高等植物培养装置用于中国天宫二号空间实验室开展微重力条件下高等植物生长机理研究.该装置由高等植物培养模块、生命保障模块、实时在线检测模块和返回单元等功能单元组成,可实现高等植物空间长周期培养,在轨启动生物实验,实时在线观察和荧光监测,水分循环利用及营养供给,模拟太阳长短日照周期控制与检测,环境温度测量与控制,CO2浓度调节,有害气体去除及航天员回收部分样品等功能.
空间培养箱中实时观察GFP标记开花基因表达方法与技术
王丽华, 谢俊燕, 张岳, 郑慧琼
2016, 36(4): 562-565. doi: 10.11728/cjss2016.04.562
摘要:
绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)已被广泛用作一种强有力的生物发光报告蛋白.但是,其在空间植物培养箱中应用尚存很大困难.本文提出一种在空间植物培养箱中利用LED作为激发光源,对拟南芥中开花基因启动子控制下GFP基因表达的观察与分析方法,为在空间生物学实验中研究基因表达模式提供了新的方法和技术.
微重力环境下植物培养箱设计
徐增闯, 张涛, 郑伟波, 许大钊, 郭奕松, 袁永春
2016, 36(4): 566-570. doi: 10.11728/cjss2016.04.566
摘要:
基于空间微重力下植物的生物学效应及其微重力信号转导研究需要,在微重力条件下培养拟南芥,获得经微重力条件生长的拟南芥样品.在空间实验过程中实时采集、存储和传输植物样品的数字图像,并根据生物样品的生长周期对生物样品进行低温固定和储存,再由返回式卫星带回地面,开展微重力植物生物学效应研究.
空间增材制造技术的应用
王功, 刘亦飞, 程天锦, 刘鸣
2016, 36(4): 571-576. doi: 10.11728/cjss2016.04.571
摘要:
中国空间站旨在进行大量在轨科学实验和空间应用研究,在轨保障是支持空间站在全寿命周期内完成载人航天任务的重要途径.传统地面制造及上行补给方式难以满足较大规模应用的需求,亟需一种创新性的保障模式突破资源瓶颈,空间增材制造技术具有极大的潜力实现即造即用的资源保障模式.本文根据空间增材制造技术的最新研究进展,结合中国空间站和载人深空探测任务需求,对空间增材制造技术的在轨应用模式进行分析,提出了中国空间增材制造技术未来发展所面临的问题和解决途径.
空间科学实验通用地面检测系统研制
于强, 王小庆, 耿宝明, 周海莲, 徐自衡, 苟文博
2016, 36(4): 577-583. doi: 10.11728/cjss2016.04.577
摘要:
分析了地面检测设备在空间有效载荷研制过程中的作用,提出一种用于对多种空间微重力科学实验设备(载荷)进行地面测试的通用地面检测设备设计方法.通过载荷特性分析,对载荷中的控制对象进行分类.针对不同控制对象使用不同的操作进行控制.将载荷实验过程分解为一系列固定时刻执行的操作,通过配置静态配置表、动作配置表和动态配置表,实现对载荷实验过程的控制.地面检测设备由计算机、电源和RS422通信接口构成.针对不同载荷,使用规格一致的电缆和通信接口,保证地面监测设备的通用性.地面检测设备配合多功能炉、骨髓培养箱、辐射基因箱、煤燃烧箱、蒸发对流箱、导线特性箱及胶体材料箱7台载荷开展研制工作,在各载荷试验参数确定、空间试验流程确定、设备性能测试、环境模拟实验、电磁兼容实验、地面匹配实验以及载荷设备验收等过程中发挥了重要作用.
空间站微重力流体实验设备需求分析
贾艳梅, 钟红恩, 张波常
2016, 36(4): 584-589. doi: 10.11728/cjss2016.04.584
摘要:
对国际空间站和中国科学实验卫星及载人飞行器上开展的微重力流体实验情况进行论述和分析,重点分析了国际空间站(ISS)微重力流体科学实验设备情况.根据中国空间微重力流体物理科学发展需求,结合国际空间站微重力流体科学实验对设备的需求,提出了未来在中国空间站开展微重力流体实验时空间实验设备需要重点考虑和解决的问题,同时提出相关设计建议.
空间在轨流体输运双槽道微重力实验装置
高源, 陈小亮, 刘秋生
2016, 36(4): 590-594. doi: 10.11728/cjss2016.04.590
摘要:
空间在轨流体输运双槽道微重力实验装置通过在微重力环境下对开口槽道中的流动进行观察,可以分析研究微重力下流体输运的稳定特性.双槽道形式的实验装置在单次实验中可同时对两种不同截面,不同流量的槽道流动进行观测,同时可有效提升落塔实验效率,减少不同槽道对比实验中的不确定因素.针对双槽道流体实验装置设计的关键问题,例如密封、压力补偿、设备布局等,提出了实验装置的系统结构及落塔实验步骤.在落塔短时微重力环境中,采用氟化液(HFE7500)流体介质,利用本实验装置成功观测到槽道流体输运流动与失稳现象.