第1章 概念介绍 简介:飞轮储能:飞轮储能是利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化为机械能储存起来,在需要的时候,飞轮带动发电机发电。飞轮系统工作在高真空环境中,具有无摩擦损耗、风阻小、寿命长、不影响环境、免维护等特点,适用于电网调频、电能质量保障等,但也存在能量密度低、保证系统安全成本高等缺点,其优势不能小规模体现,目前主要用于电池系统的补充。 飞轮:飞轮储能是一种将电能以动能形式储存起来的智能方法,其技术思路是,需要储存的多余电能驱动电动机,电动机每分钟带动飞轮旋转数千转,将动能储存起来。飞轮由于被悬浮在带有磁铁和高效轴承的真空腔中而可以轻松移动。储存的动能就是飞轮的动量,可以驱动作为系统另一部分的发电机发电。飞轮系统的主要优点是维护成本低、预期寿命长、响应速度快、往返效率约为 90%。主要缺点是成本高、自放电风险高、仅适用于较小容量(3 kWh 至 130 kWh)[18]。关键技术:飞轮储能目前处于实验阶段,主要存在五个技术问题:飞轮转子、轴承、能量转换系统、电动机/发电机和真空腔。1. 飞轮转子。飞轮转子是飞轮储能系统中最重要的部分。整个系统的能量转换依赖于飞轮的旋转。有必要根据转子动力学设计开发强度高、结构合适的飞轮。 2.支撑轴承 支撑高速飞轮的轴承技术是制约飞轮效率和寿命的关键因素之一。 3.能量转换系统 飞轮储能系统的核心是电能与机械能的转换,调节转换过程的能量输入与输出,协调频率和相位。能量转换单元决定系统的效率,支配飞轮系统的运行。 4.发电机/电动机 飞轮储能转子的高转速导致飞轮电机的转速也高,这就要求飞轮电机系统具有高效率、低功耗、高可靠性等特点。目前永磁电机的研究主要集中在降低损耗和解决永磁体的温度敏感性上。5.真空室真空室是飞轮储能系统的辅助系统,使系统不受外界环境的影响。
关于 NASA 格伦研究中心 NASA GRC 提供独特的航空航天研究、技术开发和太空飞行经验组合。该中心的专业领域和世界一流的研究和技术进步涵盖空间推进系统和低温流体管理;电力、能量存储和转换;空气呼吸推进(喷气发动机);空间物理科学和生物医学技术;极端环境材料和结构;以及通信技术和开发。格伦研究中心的主校区刘易斯场位于克利夫兰霍普金斯国际机场和克利夫兰大都会公园的洛基河保护区附近,占地 307 英亩,包含 100 多栋建筑。刘易斯场的世界一流设施包括风洞、降落塔、真空室和飞机库。NASA 的尼尔·阿姆斯特朗测试设施是 NASA 格伦研究中心的一个分支,位于俄亥俄州桑达斯基,距克利夫兰以西 50 英里,占地 6,400 英亩。它拥有大型、独特的设施,可模拟太空环境。这两个地点都吸引 NASA、军方、学术界和私营企业客户来到俄亥俄州进行航空航天研究和测试。
大多数人,包括物理学家,可能都不知道实验室里的电压表或手机里的电池是如何校准的。这两项活动以及许多其他活动都主要依赖于基于国际单位制的电学单位的成功传播。电学单位的标准有着悠久的历史,可以追溯到基础实验——例如安培定律的测试。然而,今天的电学标准正受到基于量子定律和设备的现代工作的挑战,而这些定律和设备在 1960 年国际单位制建立时并不存在。理论上,电学单位都是基于两根载流导线之间的力。实际上,目前的电学单位系统基于两个不方便且具有挑战性的物理实验。电流单位由现代版的安培实验定义,该实验使用一种称为瓦特天平的设备(见图 1)。电容单位由可计算电容器实验定义,在该实验中,一个大型铜圆柱体在真空室中移过其他圆柱体。然而,在实际操作中,大多数电气单位(特别是电压和电阻)的校准可以追溯到反映量子物理的固态设备,而不是经典的库仑或安培定律。基于约瑟夫森电压 (JV) 的量子标准
宇航服设计。迄今为止,宇航服贴合度与操作性能之间的关系尚未量化。这项工作研究了宇航服手套贴合度对灵巧任务和模拟月球着陆器手动控制任务(具有心理工作量成分)的表现的影响。通过这些任务,评估了静态手套贴合度增加与灵巧任务和认知任务表现下降相关的假设。参与者(n = 9)穿着类似于猎户座乘员生存系统的原型宇航服手套,在手套箱真空室(4.3 psid)中完成任务。受试者在尺寸方案中的规定贴合度是使用他们的人体测量学确定的。受试者在加压和不加压状态下戴着比规定贴合度小一号的手套、规定贴合度尺寸和比规定贴合度大一号的手套执行任务。为了评估一般灵活性,受试者完成了钉板任务,这需要在板上的位置之间移动和旋转钉子。灵活性也通过功能性工具任务进行测量,其中受试者将舱外活动 (EVA) 系绳钩连接到按照 NASA 规范设计的固定装置上并断开连接。对于这两项灵活性任务,记录了完成时间。Draper 实时性能指标工作站月球登陆模拟器用于评估飞行性能和心理工作量(通过次要任务响应时间测量)。没有一致的迹象
如果没有各种薄膜涂层应用方法,现代技术将难以想象。在各种切削工具(钻头、刀具、铣床等)上沉积硬化涂层可以减少磨损并延长其使用寿命。在不同光学部件表面沉积薄膜,可以获得具有所需参数的产品。对于微电子技术来说,涂层厚度从几纳米到几十微米不等。磁控溅射目前被广泛用于涂覆各种材料的薄膜。在此过程中,靶材阴极在真空室中被工作气体的离子溅射,从而在零件上沉积薄膜涂层 [1 – 5] 。磁控溅射系统 (MSS) 的主要缺点是所生产涂层中原子的能量成本很高 [6,7]。但是,如果阴极处于液相,则可以将涂层涂覆率提高 10 倍,并将能源成本降低 1/4,同时保持涂层质量。涂层形成率与典型的真空电弧蒸发 [ 1 ] 相当。阴极材料利用率低(不高于 40%)是采用固相阴极的 MSS 的另一个缺点。采用液体阴极的 MSS 可以将材料利用率提高到几乎 100%,从而大大降低经济成本并实现无浪费生产。本研究的目的是根据从液相溅射的锡阴极的实验数据来选择加工模式并评估阴极溅射系数和放电参数。阴极溅射是使用经过改装的永磁磁控溅射系统进行的,以便
可以使用调幅激光在 MEMS 麦克风的输出端生成虚假但相干的声学信号。虽然这种漏洞会对信任这些麦克风的网络物理系统的安全性产生影响,但这种影响的物理解释仍然是个谜。如果不了解导致这种信号注入的物理现象,就很难设计出有效可靠的防御措施。在这项工作中,我们展示了热弹弯曲、热扩散和光电流产生机制在多大程度上被用于将信号注入 MEMS 麦克风。我们为每种机制都提供了模型,开发了一种程序来经验性地确定它们的相对贡献,并强调了对八种商用 MEMS 麦克风的影响。我们通过使用几种激光波长和一个真空室的精确设置来隔离每种机制来实现这一点。结果表明,麦克风上的注入信号取决于入射光的波长,其中长波长(例如 904 nm 红外激光)利用 ASIC 上的光电效应,而短波长(例如 450 nm 蓝色激光)利用振膜和周围空气上的光声效应。根据这一理解,我们为未来的抗激光麦克风设计提出了建议,包括改进球顶应用、减少 MEMS 结构内的材料不对称性,以及添加简单的光或温度传感器以进行注入检测。基于根本的因果关系,我们还指出了具有与 MEMS 麦克风相似特性的其他传感器中可能存在的漏洞,例如传统麦克风、超声波传感器和惯性传感器。
美国宇航局工程师透露他们如何开发人类将在下一波太空探索中穿着的复杂服装 24 // A330neo 项目负责人对空客创新测试活动的独家见解 32 // 测试谈话:波音公司 英国波音公司首席试飞员 Rich Pillans 谈论公司的计划及其团队的飞行测试方法 38 // 振动 工程师正在开发减少涡轮螺旋桨发动机振动和噪音的新方法 46 // 真空室 对更大、更先进的太空模拟器的投资正在增加 52 // 测试集成 一个新的研究中心希望加速航空航天技术的发展 62 // 交付无人机 美国宇航局的一个项目正在更新用于无人机开发的测试和模拟工具 68 // 实践中的无损检测 英国皇家海军的工程师如何使用无损检测来检查和维护飞机 76 // X 射线计算机断层扫描 用于在不破坏材料和部件的情况下查看它们内部的最新研发成果和机器 86 // 环境测试 空客 H160 直升机正在接受在加拿大耶洛奈夫的严寒中迈步前进 94 // 光纤 最新的光纤传感器系统正在改进测量技术 104 // 美国太空技术博览会 太空领域首屈一指的免费行业盛会将于 2018 年 5 月 22 日至 24 日重返加利福尼亚州帕萨迪纳
被捕获的离子可以通过用激光激发其内部电子态形成有效的量子二能级系统,从而充当有前途的可扩展量子比特,而离子在谐波势阱中的量化运动状态使我们能够通过库仑力与相邻离子相互作用。因此,高保真操作需要精确了解系统的运动退相干时间,即离子的运动状态不再可靠地被知道或不再能被控制的时间。现有的运动相干性测量通过将运动状态与激光驱动的内部跃迁耦合来间接控制和测量运动状态,因此,它们可能容易出现电子状态退相干和激光幅度或频率波动。在本论文中,我们应用了之前提出的直接电场操纵被捕获离子运动相干态的机制,在一种新的自由进动序列中测量运动相干时间。该序列由连续谐振子相空间中两个相位差可变的相干位移组成,由可变的延迟时间分隔。在 4 开尔文的超高真空室中,使用位于铌表面电极阱上方 50 微米处的锶-88 + 离子,我们测量了 (24 ± 5) 𝑠 − 1 的运动退相干率。该测量速率与系统的预期退相干率相匹配,其中捕获离子加热在幅度上超过其他形式的退相干,这很可能是我们系统的情况。
Svarog Project是一项学生主导的计划,旨在使用太阳能航行到达Heliopause [1]。帆设置为被动稳定,与以前的星际任务不同,不需要重力助攻,从而使深空探索更加可行和灵活。已经进行了以前的可行性研究,证明了任务的潜力并突出了研究重点。已经开发了一种高保真轨道模型,以证明轨迹的可行性和研究初始条件。目前,正在实施科学机器学习[2],以研究对系统属性的最佳初始条件,参数和轨迹的敏感性。初始研究表明,逃逸轨迹对于质量与面积比为12 g m -2是可行的。鉴于反复的近距离传递给太阳,任务的持续时间以及其对太阳事件的敏感性,在任务期间理解和建模太空环境至关重要。到目前为止,已经进行了使用GRAS [3]与数据驱动的太阳能电位模型相结合的航天器接收的辐射剂量的初步模拟。使用多粒子模型的内部代码的结构模拟已与商业软件包进行了比较,并与真空室测试配对以进行验证。在Ikaros团队研究和分析[4]之后,我们现在已经开发了非二维分析,该分析将使帆动力学缩放以减少所需的模拟数量,并能够在重力影响下对帆行为进行实验验证。机械和电子设计以及原型制作与研究的努力并行进行。这些已经使部署方法和通信体系结构进行了测试。正在与飞行经过证明的旋转方法并行研究电动机控制的繁荣部署[5]。如果这些技术成功,SVAROG系统可以作为测试新技术和研究机会的低成本推动力,对行星际任务的越来越多以及促进了深空探索。
为了获得均匀的混合物,必须将树脂和硬化剂预热至约 50 至 60°C。必须使用平铲和干净的一次性容器将两种成分混合,直到获得均匀一致颜色的均匀物质,无空气、块状或条纹,避免混入空气。它还可以在低转速下进行机械混合,以防止过多的空气夹带。在一些对电气要求较高的应用中,必须在真空室中对组件进行混合和脱气。真空下的混合时间取决于质量,为0.5至3.5小时。在自动配料和混合装置中,两种组分都必须在储罐中以 2 mbar 的压力脱气至少 45 分钟。一旦组件脱气完毕,就必须将其移除以防止负载沉淀。使用静态混合器喷嘴进行配料和混合后,可以将其转移到 10 – 15 mbar 的真空罐中,或者直接转移到 APG 工艺中的热模具中。在低于25°C的温度下,混合料的有效适用期为24至48小时。传统的混合容器应至少每周清洗一次或在工艺结束时清洗。对于较长的生产期,建议将储罐和传导管冷却至 18°C 的温度,以防止化合物过早硬化。对于压力凝胶工艺 (APG),可通过向总树脂中添加至少 0.2% 的 DY 062 促进剂来调整反应性。应注意,添加促进剂会缩短混合物的使用寿命。 。