临近空间中子环境及其对电子设备的影响研究

临近空间飞行器运行在苛刻的辐射环境之中,大气中子作为临近空间最主要的辐射粒子严重地威胁着临近空间飞行器电子设备的安全与可靠.从临近空间大气中子环境探测、环境规律和模型以及大气中子对飞行器电子设备的影响3个方面介绍了临近空间大气中子的研究现状,并对中子环境的探测、中子环境的理论建模和电子设备遭受中子单粒子效应的评价技术等方面的研究提出了建议.     

大气中子单粒子效应（NSEE）对机载电子设备影响的评估方法讨论

针对中子单粒子效应(NSEE)对机载电子设备的影响进行了深入研究,明确了对NSEE敏感的器件类型、失效模式以及典型机载电子设备受NSEE影响诱发的故障现象。在此基础上,初步提出NSEE影响评估方法及程序,进一步对NSEE影响评估的目的、评估过程中的内容及输入和输出信息进行深入探讨。     

宇航用硅基高压快恢复整流二极管单粒子烧毁效应研究

目的针对宇航用硅基高压快恢复整流二极管开展单粒子效应研究。方法针对型号常用的各种工艺结构高压快恢复整流二极管系统,研究地面单粒子效应试验方法,包括粒子选择及注量率、单粒子效应检测系统、基于等效制样的单粒子效应试验样品匹配、试验流程,并选取三款典型器件进行单粒子评估试验,根据试验结果对硅基二极管单粒子烧毁失效的机理进行初步分析。结果得出了三款典型器件在各偏置电压下抗单粒子烧毁的LET阈值。结论形成了较为系统的高压二极管单粒子评估的试验方法,并可工程化应用。     

卫星元器件抗辐射指标优化分析

目的在航天器设计中对选用的电子元器件提出了抗辐射指标要求。随着航天器设计寿命增加,对元器件提出的抗辐射指标越来越高,因此需要优化对元器件的抗辐射指标要求,以降低因辐射指标不满足而限制元器件的选择范围。方法通过对国内外抗辐射指标体系的对比分析和典型轨道、典型器件的数据分析,探讨总剂量指标的优化方法。对在轨翻转概率的影响因素进行分析,并采用典型数据的单粒子翻转概率评估,明确采用单一LET阈值指标的局限。结果总剂量效应和单粒子效应指标均有优化的方法和空间。结论通过对辐射环境的细化分析,降低辐射设计裕度,可降低总剂量的辐射指标要求。结合单粒子效应的应用需求以及防护设计,降低对器件LET阈值要求。     

空间环境中子效应及测量技术

随着航天事业向长时间载人深空探测方向发展,空间辐射环境对航天器及其器件、对宇航员的损伤越来越受到重视。在空间辐射的诸多因素中,中子的辐射危害相当可观。介绍了空间中子探测研究的重要性,总结了空间中子的分布和来源、中子导致的辐射剂量贡献、中子对航天器危害和对航天员的损伤以及空间中子的探测方法。     

强中子发生器的电离辐射对周围环境的影响

监测了ZF-300型强中子发生器周围的天然辐射本底,及它的电离辐射对周围环境的影响.评价了远离中子发生器的居民的安全问题.结果表明,居住在150m以外的居民,当强中子发生器运行在1×10~(12)n/s时,由杂散中子引起的剂量小于2μrem/h,基本上是安全的.     

气溶胶辐射效应对气象和环境影响的观测与模拟研究

选取2015年和2019年不同代表年份,结合外场观测和数值模拟,分析了天津地区不同季节不同天气(晴天、多云、霾)下,气溶胶辐射效应对整层大气透过率和地表入射太阳辐射的影响,以及这种影响在不同年份的差异.借助WRF-Chem模式模拟分析了重污染期间气溶胶辐射效应对垂直方向上气象要素廓线、边界层结构以及PM_2.5浓度的反馈机制.结果表明:霾污染可导致大气透过率明显下降,春、秋、冬不同季节,霾污染导致中午大气透过率分别下降0.09,0.11和0.09.全年平均霾污染可导致大气透过率降低约15.5%.云量的增多也可导致大气透过率明显下降,多云天气下大气透过率相比晴天减小约22.4%.霾和云对大气透过率的影响还与太阳高度角有关,当太阳高度角>60°时,霾污染导致大气透过率下降8.6%.随污染等级提高,气溶胶对太阳辐射的衰减作用也越强,天津地区空气质量分别为Ⅰ～Ⅰ级时,中午地表入射短波辐射呈稳定下降趋势,依次为484,446,439,342,328和253W/m².重污染期间,气溶胶辐射效应导致大气低层(250m以下)降温(0.8℃)增湿(3.8%...     

航空装备海洋大气综合环境试验方法研究

为在海洋大气环境中使用的航空装备探索一种更高效的综合环境试验方法,弥补常规组合环境试验方法对综合环境耦合效应模拟不足的问题。首先分析了国内外航空装备海洋大气综合环境试验现状,指出了我国综合环境试验能力的不足与能力提升的迫切需求;其次,对航空装备在海洋大气环境下的主要影响因素和综合环境耦合效应进行了重点分析;最后,结合我国环境工程行业现状,对航空装备海洋大气综合环境试验关键因素、基本要求与存在问题等进行了探索研究。     

基于ICEM-CFD的中子学力学耦合程序研制

目的针对反应堆工程分析中面临的中子学力学耦合这一问题,在同一软件框架下实现中子学力学多物理场计算。方法利用商业CAD前处理软件ICEM-CFD对堆芯几何进行网格剖分,开发基于有限元方法的中子学力学耦合计算程序,对同一堆芯网格划分进行中子学和力学计算。结果初步实现了基于同一软件框架下网格层面的中子学力学耦合计算,得到了中子学力学初步耦合的计算结果。结论通过基准例题对程序进行计算校验,该耦合程序计算能力是可信的。     

人为排放气溶胶引起的辐射强迫研究

利用建立的大气气溶胶辐射强迫模式,对我国历年大气气溶胶(TSP和硫酸盐气溶胶)引起的直接辐射强迫进行了计算,并给出其全国分布。得到了一些有意义的结果:我国大气气溶胶引起的辐射强迫与我国能源,特别是燃煤的消耗量密切相关,随着消耗量的增加,大气气溶胶(TSP和硫酸盐气溶胶粒子)引起的辐射强迫也增加;指出在利用辐射模式讨论大气气溶胶引起的直接辐射强迫时,不能忽视扬尘和沙尘的作用;我国由于大气气溶胶引起的直接辐射强迫主要集中在工业比较发达的城市或地区,四川盆地由于其特殊的地理位置和气候条件,在该地区因大气气溶胶产生的辐射强迫始终比较大。      

高空飞行的环境影响研究进展

航空运输业的高速发展的同时,环境问题亦不容小觑。民航是我国重要的交通运输方式之一,但我国民航运输业对于高空飞行对环境的影响的研究却很少。航空器巡航阶段属于高空飞行,占整个飞行时间的80%,因飞行距离长,距离地面高,所带来的温室效应具有放大效果,引起了国内外学者的广泛关注。文章概述了高空飞行的危害,认为CO_2排放和凝结尾生成是大气温室效应的直接污染源,进而对国内外典型的高空飞行影响评估模型进行阐述,并分析研究了高空飞行的温室效应防治措施。     

大气边界层环境影响效应的仿真试验

研究利用动力模拟与气候统计相结合的方法建立典型大气边界层环境基本要素(风速、温度、气压和密度)场仿真模型,以低空飞行器为仿真算例,在实现大气边界层环境仿真模型与飞行动力学仿真模型耦合的基础上,开展大气边界层环境影响效应的仿真试验,分析大气边界层环境对低空飞行器飞行轨迹和姿态特性的影响.通过探索大气边界层环境模型建立的可行性及其对低空飞行器影响的基本规律,为进一步开展大气环境对武器系统影响评估研究提供思路.     

民机蒙皮材料紫外老化加速环境谱研究

研究紫外辐射环境对蒙皮材料的性能退化影响,进而对民机的紫外辐射防护设计提供重要依据,并依据其使用环境编制加速环境谱。通过分析民机的任务特点和使用环境,基于民机巡航高度下紫外辐射强度的仿真结果和相关紫外环境试验标准,提出了适用于民机蒙皮材料的紫外老化加速环境谱,给出了各试验条件的确定方法,以及加速环境谱与外场实际使用环境的当量加速关系。以民机机身部位蒙皮试样为例,初步开展了若干周期的紫外老化试验,蒙皮表面材料的形貌改变和性能退化验证了所提出的加速环境谱的可行性。     

The effect of aircraft emissions on tropospheric ozone in the northern hemisphere

The effect of aircraft emissions on tropospheric ozone was studied using a two-dimensional zonal model, of longitude vs altitude, extending between 30°–60°N. An emission inventory for the 1987 civil aircraft fleet was constructed based on fuel usage and civil aviation statistics. The addition of the 1987 civil emissions to a modelled standard atmosphere caused increases in concentrations of O₃ (12%; 10 ppbv), NO_x (40%; 20 pptv) and OH (10%) between 8 and 12 km altitude. A doubling and tripling of the emissions corresponding to a present day inclusion of military aircraft and a future scenario, respectively, caused the increase in O₃ to double (19%) and almost triple (25%). The lightning source of NO_x was found to be an important parameter. When this source was ommitted the change in O₃ at the cruise flight altitude increased to 16%, with respect to a standard atmosphere not containing a lightning source of NO_x.     

沙尘天气对北京大气环境质量及太阳辐射的影响

利用空气污染指数(API)、地面气象数据和辐射观测数据,分析了2009年3月一次典型沙尘天气发生时的大气环境质量及太阳辐射变化,并分析了2008年10月—2009年6月不同污染情形下各太阳辐射要素之间的关系. 结果表明:API与辐射关系明显,沙尘天气导致总辐射、直接辐射和反射辐射减小.净辐射白天减小而夜间增大. 能见度和气压等气象要素对沙尘过程影响明显. 沙尘到来时,能见度降低,地面处于低气压控制下;沙尘过境后地面被高压控制. 随着污染的加重,总辐射与反射辐射相关关系显著,变化不大但略有偏差;直接辐射和总辐射、散射辐射、反射辐射的相关性先降低后增加;散射辐射与总辐射的比值持续增大,但增加的速度随着污染的加重趋于平缓,且离散度增大.      

一株耐辐射枯草芽孢杆菌的辐照抗性研究

研究室经过对枯草芽孢杆菌黑色变种进行了两次中子辐照,一次γ辐照和一次紫外线辐照,筛选得到了一株辐射抗性较强的菌株,称为耐辐射株.为了系统地考察这株耐辐射株的辐照抗性,分别以芽孢和营养体为材料,研究了其对中子、脉冲X光和紫外线的耐受性.结果显示,这株耐辐射株与原菌相比,对不同射线的耐受性都有不同程度的提高.但对于不同的辐...     

Radon at the Mauna Loa observatory: Transport from distant continents

Continuous measurements of radon have been made at an altitude of 3400 m at the Mauna Loa Observatory, Hawaii. Concentrations ranged from about 20 to more than 700 mBq m⁻³. These were similar to values at remote Macquarie I., some 2000 km south of Australia in the Southern Ocean. At Mauna Loa, the radon concentrations could usually be separated into free tropospheric and island influenced categories on the basis of local meteorological observations. On one occasion a long range transport event from Asia brought relatively high radon concentrations to Mauna Loa and persisted for several days. The Asian origin of this event was supported by wind trajectories. This measurement program demonstrates the value of radon data in evaluating air transport models and the influence of transport from distant continents on baseline atmospheric measurements.     

宜昌地区中低空风速变化特征分析

利用宜昌1958—2013年逐日探空风资料,通过趋势系数、滑动t检验和小波分析等方法,分析宜昌中低空规定高度平均风速的时间变化,并和同期地面风速变化进行对比。结果表明：1）500和1 000 m高度月平均风速变化均呈双峰曲线,1 500和2 000 m月平均风速变化趋势较为一致,3 000 m月平均风速波动较大。2）从季节分布来看,500~2 000 m平均风速均为春季最大,3 000 m平均风速冬季最大;不同高度层季平均风速随高度上升增幅不同。3）500 m年和四季平均风速的年际变化最剧烈;500~2 000 m,年平均风速的离差系数随高度上升明显减小。4）1971—2013年,宜昌地面10、 500、 2 000、 3 000 m年平均风速显著减小;1 000和1 500 m年平均风速略有增大但未通过显著性检验。5）宜昌中低空平均风速主要经历了20世纪80年代由下降到上升和90年代由上升到下降的突变;冬季平均风速的突变次数最多,夏季平均风速突变次数最少;各高度年、季平均风速的突变次数随高度上升而减少。6）各高度普遍存在8~14 a的较长周期和2~4 a的较短周期,其中较长周期主要出现在夏、秋季,较短周期主要出现在春、冬季。