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World File Search System液氢
金属材料及其在航空航天和先进技术中的应用
• 卫星观测对于监测地球生态健康至关重要，但它们需要进行太空发射，而这引发了使用固体推进剂排放温室气体和有毒气体的悖论 [1、2]。太空活动还会产生空间垃圾，这些垃圾越来越被认为是低地球轨道活动的祸害 [3]。限制微碎片的产生和设计能够承受其动态相互作用的航天器结构 [4-6] 已成为航天工业面临的新挑战。航天飞机发射仍然主要使用碳基推进剂。预计在不久的将来会出现更环保的发射方法；液氢可能会创造新的前景 [7]。 • 能源生产仍然是我们技术世界的一个关键问题，而到 2050 年需要将温室气体排放量与 1990 年相比减少近 90% 也限制了能源生产。可再生能源是有助于实现成本、环境、安全和就业机会四重困境的可能方法之一 [8]。然而，能量收集很大程度上依赖于风能、太阳能或水能，而这些能源无法在每天甚至整个季节都提供恒定的效率，尤其是在当地需求强劲、能量储存不足的情况下。可再生能源可以通过无碳能源提供，例如氢能[9、10]和核能[11]，同时考虑生命周期评估[12]。•交通运输也在进行重组。这个行业也深陷成本、环境、可靠性和就业机会的四难困境。随着电动汽车的普及，汽车行业与可运输能源紧密相连。液氢作为无碳能源的最新发展也带来了挑战[13]，甚至在飞机推进领域也是如此[14]。•未来的工业将由新材料和创新生产工艺组成，这些材料和工艺必须应对能源和回收限制，同时保持成本效益。如果没有先进技术的参与，这是无法实现的。在新材料中，微结构材料、纳米结构材料、超材料和晶格材料引起了科学界的广泛兴趣。诸如依靠电磁源高脉冲功率 [15] 和脉冲激光源 [16] 的金属成型领域的创新工业工艺正在彻底改变制造业。近年来，增材制造方法 [17] 和加工技术（如电磁和爆炸焊接 [18, 19] 和搅拌焊接 [20]）也取得了进展，从而扩展了成型极限和多材料组装。无论如何，最终产品和新材料的可靠性需要根据机械行为来表征。
应变率和表面光洁度对高压氢气拉伸性能的影响——LP-DED NASA HR-1 案例研究
由于暴露于高压气态氢，氢环境脆化 (HEE) 所引起的机械性能下降是液氢推进系统中许多材料面临的关键问题。自 20 世纪 80 年代初以来，美国国家航空航天局 (NASA) 一直在马歇尔太空飞行中心 (MSFC) 进行高压氢环境下的拉伸试验，以建立推进应用候选材料数据库。MSFC 过去常常在高压氢环境中以 0.005 in/in/min 的应变速率进行平滑拉伸试验，以评估材料的 HEE 敏感性。1 根据已发布的 NASA TM 的建议，拉伸试验应变速率近年来改为 0.0005 in/in/min。2 有充分的证据表明，平滑拉伸试验应变速率会影响合金 718、4340 钢、316 不锈钢和许多其他合金的 HEE 敏感性。 1,3–7 因此，以 0.005 英寸/英寸/分钟和 0.0005 英寸/英寸/分钟生成的数据显示，许多合金的 HEE 敏感性存在显著差异。
工程学院博士奖学金机会 2025 年 1 月
预计到 2050 年，全球能源消耗将增长近 50%。氢气作为一种清洁、多功能的能源载体，可以满足这一需求，同时还能实现能源和工业领域的深度脱碳。到 2050 年，氢气需求预计将增长六倍。澳大利亚靠近亚洲市场，这为其在新兴氢气出口行业中的领先地位提供了重要机会。液态氢 (LH₂) 具有高能量密度，预计将在供应链中发挥关键作用，通过液化将氢气的体积减少近 900 倍，从而实现高效的储存和运输。液化天然气 (LNG) 行业因类似的低温工艺而成为液氢 (LH₂) 生产的标杆。作为领先的液化天然气生产国，澳大利亚具有竞争优势，可以利用现有的知识、基础设施和供应链发展类似的液化氢行业。然而，目前的氢气液化器缺乏实现快速增长和发展所需的效率和成本效益。
Al6061-RAM2 开发和使用添加剂的热火测试
铝 6061-RAM2 是一种为增材制造 (AM) 工艺开发的高强度铝原料。这种合金利用了反应增材制造 (RAM) 技术。RAM 铝合金被开发为可焊接（因此可打印），同时强度性能等于或超过高强度锻造铝合金。NASA 和行业合作伙伴开发了激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 增材制造 Al6061-RAM2，用于航空航天应用。工作包括建立构建参数、表征合金、制造组件以及完成复杂内部通道冷却喷嘴的热火测试。这些工作是为了满足对使用高性能轻质材料的大型部件日益增长的需求。两个火箭发动机喷嘴是使用包括整体冷却通道的 LP-DED Al6061-RAM2 制造的。Al6061-RAM2 已完成工艺开发并确定了初始性能。本文概述了 LP-DED 工艺开发、材料特性和性能、组件制造、补充开发和热火测试。本文提供了使用液氧 (LOX)/液氢 (LH2) 和液氧/甲烷 (LCH4) 的着陆器级 31 kN (7,000 lb f ) 推力发动机的热火测试结果。
模拟风力发电场尾流排放 - ePrints Soton
摘要 减少航运排放的需要迫在眉睫。未来的潜在燃料候选包括氢气和甲醇。本研究试图通过采用自下而上的方法来量化燃料消耗和排放，对这两种燃料类型进行公平的比较。以一艘液化天然气运输船进行的 10,755 海里的航程作为案例研究。为氢燃料电池能源系统和重整甲醇燃料电池能源系统开发了模型。模拟计算了每种方案的燃料需求和尾气排放量。然而，由于氢气和甲醇都不是自然产生的，因此还应考虑生产这些燃料所需的能量。已经模拟了三种生产方法：带电解的风力涡轮机；带电解的电网供应；蒸汽甲烷重整。此后，计算了每种燃料方案的总生命周期排放量并将其与现有船舶进行比较。通常，这被称为油井到尾流的排放，但对于绿色燃料，风电场到尾流可能更合适。结果表明，改用甲醇最多可减少 8.3% 的尾气排放和 18.8% 的风力发电厂尾气排放，但前提是燃料完全由可再生能源生产。液氢燃料电池能源系统产生的风力发电厂尾气排放为零，所需的可再生能源比甲醇少 33.3%。术语
DARAPA60_publication-no-ads.pdf - Darpa
封面照片：艺术气息十足的 F-1 发动机喷射板，这款发动机是阿波罗任务中土星五号火箭的主要动力，除其他升力外，还为它提供动力。液体燃料和液氧会从喷射板的孔中喷出，就像花园软管头喷出的水一样，但压力巨大。这台特殊的 F-1 发动机在阿拉巴马州亨茨维尔的美国太空和火箭中心展出。1958 年 8 月，即 ARPA（后来更名为 DARPA）成立仅六个月后，该机构批准了亨茨维尔陆军弹道导弹局的 Wernher von Braun 及其研究团队提出的设计和建造大型重型火箭运载器的提案。为了在第一阶段快速且廉价地实现巨大推力，ARPA 建议采用一组现有火箭发动机的设计，即 Rocketdyne 在 20 世纪 50 年代中期开发的强大 F-1。加速土星助推器成功开发的另一个原因是，上级依赖于早期为 ARPA 支持的 CENTAUR 飞行器开发的液氢技术。随着 DARPA 进入第七个十年，该机构仍然处于火箭设计的前沿，目前专注于快速、低调、低成本地将资产送入轨道的挑战。照片由 Lee Hutchinson 拍摄
用于火星快速运输的裂变碎片火箭发动机
自 20 世纪 50 年代以来，核火箭主要由洛斯阿拉莫斯国家实验室研发，以提供更快的太空旅行方法。（Bussard 和 DeLauer，1958 年；Dewar，1974 年；Borowski，1987 年；Dewar，2007 年）。这些技术利用核设计，以传统方式将热量从密封核心传输到液氢膨胀器或热电子转换器。从 20 世纪 80 年代开始，一种更有效的核能转换设计出现在火箭中（Haslett，1995 年；Lieberman，1992 年），当火箭远离地球大气层时，核心就会暴露在外，直接使用核碎片推力。从 2011 财年到 2014 财年，NASA 先进概念研究所研究了裂变碎片火箭发动机 (FFRE)。 （Werka 等人，2012 年；Chapline，1988 年；Chapline 等人，1988 年；Chapline 和 Matsuda，1991 年）。FFRE 会以极高的比冲（I SP）将裂变碎片的动量直接转化为航天器动量。I SP 是衡量发动机使用燃料产生推力的效率的指标。对于火箭技术，I SP 定义为每单位重量（地球上）推进剂在时间内的积分推力。（Benson，2008 年；Sutton 和 Biblarz，2016 年）。I SP 由公式 1 给出
氢动力飞机
民航是连接世界和支持全球经济增长的重要交通网络。为了在实现环境目标的同时保持这些优势，下一代飞机必须大幅减少对气候的影响。氢动力飞机有可能在现有航线上不排放碳并减少或消除其他排放。本文是一份全面的氢动力飞机指南，解释了基本物理原理并回顾了当前的技术。我们讨论了这些技术对飞机设计、成本、认证和环境的影响。从长远来看，氢动力飞机似乎是当今煤油动力飞机最引人注目的替代品。使用氢气还可以实现燃料电池和超导电子等新技术，这可能导致使用煤油无法实现的飞机概念。氢动力飞机在技术上是可行的，但需要大量的研究和开发。轻型液氢罐及其与机身的集成是关键技术之一。燃料电池可以消除飞行中的排放，但必须变得更轻、更强大、更耐用，才能使大型燃料电池驱动的运输飞机成为可能。氢动力涡轮风扇发动机已经具备了这些理想的特性，但会产生一些排放，尽管其危害性远低于煤油涡轮风扇发动机。除了机身和推进技术外，氢动力飞机的可行性还取决于低成本的绿色氢气生产，而这需要对能源基础设施进行大量投资。
对军用运输飞机的 BWB 评估
摘要 目的——空中机动性的增长、燃料价格的上涨和雄心勃勃的减排目标是推动飞机高效研究的一些因素。本文旨在评估涡轮电力分布式推进的翼身融合 (BWB) 飞机配置在军事领域的应用，并强调其在远程和重载荷应用方面可能实现的潜在优势。 设计/方法/方法——使用点质量方法和推进系统的发动机性能代码 (TURBOMATCH) 模拟了任务性能。创建了有效载荷-范围图表，以比较使用各种不同燃料的 BWB 飞机与现有波音 777-200LR 的性能作为基准。 结果——使用煤油时，有效载荷增加了 42%，但使用液化天然气可使有效载荷在 7,500 海里的设计范围上增加 50%。使用液氢 (LH2) 时，由于这种低密度燃料的可用体积，航程可能会被限制在 3,000 海里左右，但在此航程下的有效载荷可以增加 137%，达到 127,000 公斤。原创性/价值 - 提出的结果用于估计通过减少运输高密度和不规则货物的次数可以在多大程度上提高军事行动的效率，并表明拟议的替代方案与现有军用飞机相比如何。目前没有北约飞机具有如此大的有效载荷和航程能力。AQ：2 因此，本文探讨了采用涡轮电力分布式推进的 BWB 飞机作为有效军用运输工具的潜力。
太空服务、装配和制造 (ISAM) 现状
本文件中使用的首字母缩略词和缩写定义如下。 AC-10 Aerocube-10 ACCESS 可直立空间结构装配概念 ACME 带移动炮位增材制造 AFRL 空军研究实验室 AMF 增材制造设施 AMS Alpha 磁谱仪 ANGELS 本地空间自动导航和制导实验 ARMADAS 自动可重构任务自适应数字装配系统 CHAPEA 机组人员健康和表现模拟 CNC 计算机数控 DARPA 国防高级研究计划局 Dextre 特殊用途灵巧机械手 EASE 舱外活动结构组装实验 EBW 电子束焊接 EELV 改进型一次性运载火箭 ELSA-d Astroscale 演示报废服务 ESPA EELV 二级有效载荷适配器 ETS 工程测试卫星 EVA 舱外活动 EXPRESS 加快空间站实验处理 FARE 流体采集和补给实验 FDM 熔融沉积成型 FREND 前端机器人启用近期演示 GaLORE 从风化层电解中获取的气态月氧 GEO 地球静止轨道 GOLD 通用锁存装置 HST 哈勃太空望远镜 HTP 高强度过氧化物 ISA 空间组装 ISAM 空间维修、组装和制造 ISFR 现场制造和维修 ISM 空间制造 ISRU 现场资源利用 ISS 国际空间站 ISSI 智能空间系统接口 JEM 日本实验模块 JEM-RMS 日本实验模块遥控操作系统 LANCE 用于施工和挖掘的月球附着节点 LEO 低地球轨道 LH2 液氢 LINCS 本地智能网络协作系统 LOX 液氧 LSMS 轻型表面操纵系统 MAMBA 金属先进制造 机器人辅助组装 MER 火星探测探测器