摘要在先前的研究的扩展中(Rodríguez等2021 Phys。修订版应用。16 014023),我们采用逆设计方法来生成具有逼真的等离子体元件的二维等离子体超材料设备,这些元件结合了石英包络,碰撞(损失),非均匀密度曲线以及对实验误差/扰动的抵抗力。有限差频域模拟与在横向磁极化下运行的波导和弹能器一起使用前向模式分化。具有现实元素的最佳设备与具有理想元素的先前设备进行了比较,并且探索了优化算法的几种参数初始化方案,从而得出了生产此类设备的强大过程。弹能和波导,具有合理的空间平均等离子体频率约为10 GHz,碰撞频率约为1 GHz,从而使未来的现场训练和这些设计的实验实现。
简介 自 1978 年唐纳德·J·凯斯勒和伯顿·库尔帕莱斯发表论文《人造卫星的碰撞频率:碎片带的形成》以来,太空垃圾一直是太空参与者关注的重要问题。尽管迄今为止在碎片清除方面采取的行动很少,但该论文引发了数十年的研究,这些研究描述了外层空间碎片的数量、类型和轨道,以及制定了世界各地认可的自愿碎片减缓标准。当今现有的大部分太空垃圾都是推进剂爆炸或蓄意破坏行为的结果。已知最大的碎片产生事件是 2007 年中国的反卫星 (ASAT) 试验,其中 SC-19 动能拦截弹故意摧毁了一颗中国气象卫星。1 为了提供关于太空垃圾寿命的参考点,目前在轨道上运行的最古老的碎片是美国先锋 1 号卫星。先锋 1 号于 1958 年发射升空,进入中地球轨道 (MEO),并将在该轨道上停留至少 200 年,直到自然衰减回地球大气层或在此之前被故意脱离轨道。2
在磁性喷嘴中研究了不稳定模式的存在。静电探针用于表征稳态的特性,探针对有偏见,用于在三个维度上测量波传播。在低流量和高流量条件下重复该实验。在这两种情况下都观察到了不一致的模式,并确定了较低的杂化漂移不稳定性的描述。在下游形成푚= 1模式的低流案例中也观察到低频模式。理论上,这波可能是抗漂移不稳定。异常碰撞频率是为每个波的定义的,并在电子横侧传输和推进器性能的背景下进行了讨论。发现不一致的模式在两种工作条件下在不同的电子种群中都具有很强的效果,但是在低流量的情况下,几个数量级强。低频模式的影响似乎显着少于抗漂移不稳定性理论下的不连贯模式。但是,观察到在上游区域中与不一致的模式相反,这意味着它可能诱导收敛的电子传输。讨论了这两种模式对结论和推力产生的含义。
tions(UPPE)求解器[38]。这些结果与等离子体柱的整体尺寸相符,但也表明整个等离子体具有丰富的细尺度结构(正如我们在多丝状区域所预期的那样[39-41])。在本文中,我们进行了简化,没有包括细尺度等离子体扰动。由于强度钳制,等离子体柱近似为具有恒定密度的中心核,然后沿径向下降 100μm,在外半径 r pl 处密度为零。速度分布由我们的 PIC 代码确定:给定 E(⃗x,t),空气以 W 速率电离[35],新电子在脉冲的剩余部分中加速[28](执行这些计算的代码包含在[31]中)。一般而言,速度分布受 γ = 1 附近强场电离细节(例如 [ 42 ])和成丝过程中激光脉冲变形的影响。在本文中,我们进一步简化并假设电子以零初始速度电离,然后由高斯脉冲的剩余部分加速(具有 ˆ x 极化并在 + z 方向上传播)。整体而言,初始 N e 是高度非麦克斯韦的,在 100 Torr 时具有峰值动能 K tail ≃ 5 eV,平均动能 K avg ≃ 0. 6 eV,而在 1 Torr 时这些值增加到 K tail ≃ 16 eV 和 K avg ≃ 2 eV。对于 3.9 µ m 激光器,动能大约大 25 倍,因为激光强度相当且能量按 λ 2 缩放。接下来我们考虑等离子体柱的演变。给定 N e ,我们构造等离子体的横向薄片,在纵向 ˆ z 使用周期性边界条件(由于电子速度只是 c 的一小部分,因此这对领先阶有效),并使用我们的 PIC 代码模拟径向演变。德拜长度相当小:λ Debye ≃ 10 nm,因此我们使用能量守恒方法 [43] 来计算洛伦兹力。电子-中性弹性碰撞频率 ν eN 取决于 O 2 和 N 2 的截面,对于我们的能量来说大约为 10 ˚ A 2 [44]。反过来,电子-离子动量转移碰撞频率由 ν ei = 7 给出。 7 × 10 − 12 ne ln(Λ C ) /K 3 / 2 eV ,其中 Λ C = 6 πn e λ 3 Debye [45]。然后将得到的径向电流密度 J r 和电子密度 ne 记录为半径和时间的函数(更多详细信息可参见 [31] 的第 3 部分)。这些结果可以很好地分辨,网格分辨率为 ∆ x = ∆ y = 2 µ m,等离子体外缘的大粒子权重为 ∼ 10。图 1 中给出了 100、10 和 1 Torr 下 PW 模拟中λ = 800 nm 的电子数密度。t = 0 时等离子体外缘具有简化的阶跃函数轮廓,在半径 r pl = 0 处 ne = 10 20 m − 3。 5 毫米。因此,除了从等离子体边缘发射出脉冲波外,在内部激发出约 90 GHz 的相干径向等离子体频率振荡 [ 46 ],在表面激发出约 63 GHz 的 SPP [ 33 , 34 , 47 ]。扩展到中性大气中的 PW(r > r pl)对密度不敏感
摘要:复杂技术系统中的控制设计和功能分配主要由技术驱动,从而提高了自动化程度。技术开发中很少考虑人或用户的观点。相关态度似乎是提高自动化程度将减少人为错误的发生,从而确保更安全的设计和操作。然而,提高自动化水平可能会降低操作员的态势感知能力。船舶动态定位 (DP) 系统的设计也是如此。事故统计数据显示,某些 DP 操作中的碰撞频率高于验收标准,并且技术和人为故障的结合是几乎所有事故的主要原因。本文强调了在 DP 系统的设计和操作中考虑操作员的作用和人的可靠性的重要性。本文介绍了 DP 系统的功能模型,并讨论了当前的控制功能分配及其对操作员的态势感知和性能的影响。本文最后提出了有关控制功能分配和操作风险可视化的建议,以提高操作员的绩效和可靠性。关键词:人为可靠性、自动化、动态定位 (DP)、控制功能分配、态势感知。1.简介 复杂技术的控制设计和功能分配主要由技术驱动(这意味着技术的能力是其发展的核心),从而提高了系统的自动化程度。自动化一词有几种定义。本文采用了 Sheridan 的定义 [1]:“自动化是指环境变量感知(通过人工传感器)、数据处理和决策(通过计算机)以及机械动作(通过电机或可以对环境施加力或向环境传递信息的装置)的机械化和集成化”。本文使用的术语“自动化”表示机器执行以前由人执行的功能 [2]。在先进技术系统的设计阶段,很少采用人或用户的观点 [3]。相关态度似乎是,更多的自动化将减少人为错误的发生,从而确保更安全的设计和操作 [4]。然而,自动化水平的提高可能会付出代价。动态定位 (DP) 系统是一种复杂而先进的技术。国际海事组织 (IMO) 将 DP 船定义为仅依靠推进器就能保持位置和航向并沿着预定航线缓慢行驶的船舶。DP 系统包括实现位置保持所需的所有系统,包括 DP 计算机控制系统 (DPCCS)、推进器系统和电力系统 [5]。DP 船依靠计算机系统解释来自参考系统、风和运动传感器的信号,以保持位置和航向或遵循预设航线。保持位置或遵循预设航线是通过调整船舶推进器的方向和力量来实现的。DP 用于各种操作。在海上石油和天然气行业中,它可用于卸载、钻井、潜水、海底干预、地震和施工作业 [6]。IMO [5] 定义了三个 DP 等级。分类的基础是最坏情况的单一故障模式。