《超高速碰撞產生的電磁輻射及其力電耦合機理》是依託北京理工大學，由張慶明擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：超高速碰撞產生的電磁輻射及其力電耦合機理
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：張慶明
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超高速碰撞產生的電磁輻射是物質在強動載作用下的物理回響，涉及衝擊動力學、固體物理、電磁學、光學、電漿物理、高壓物理等多個學科領域，在天體物理、深空探測和太空飛行器對空間碎片的防護方面具有重要的套用價值。本項目以LY12鋁和白雲石為研究對象,通過實驗研究、理論分析和數值計算，系統研究超高速碰撞產生電磁輻射機理及其力電耦合作用機理，重點建立電磁輻射特徵參數診斷系統，闡明電磁場產生與輻射機理以及力學效應與電磁輻射的關聯，揭示超高速碰撞產生電磁輻射的物理過程和時空演化規律，獲得LY12鋁和白雲石產生電磁輻射的臨界條件以及與力學效應的關聯規律，為衝擊動力學、材料動力學、電磁學、電漿物理、天體物理、深空探測以及太空飛行器對空間碎片的防護提供有價值的參考。獲得的關於超高速碰撞產生電磁輻射的規律性認識可為其它材料的碰撞電磁輻射研究提供有價值的線索。
結題摘要
超高速碰撞產生的電磁輻射是物質在強動載作用下的物理回響，涉及衝擊動力學、固體物理、電磁學、光學、電漿物理、高壓物理等多個學科領域，在天體物理、深空探測和太空飛行器對空間碎片的防護方面具有重要的套用價值。本項目以2A12鋁和白雲石為研究對象，通過實驗研究、理論分析和數值計算，系統研究了超高速碰撞產生電磁輻射機理及其力電耦合作用機理，取得了重要研究成果，具體包括： （1）建立了超高速碰撞產生電磁輻射效應的實驗系統，包括超高速碰撞產生電漿、電磁場、碰撞閃光和微波輻射的實驗載入系統和測試系統。載入系統採用二級輕氣炮，設計製作了彈托分離裝置、延時觸發裝置、跟進氣體隔離擋板和加裝靶室。測試系統涉及郎繆爾三探針測試、光譜和閃光強度測量、電場和磁場測量、微波測量和超高速光電攝像。 （2）通過實驗研究，測定了超高速碰撞產生的電磁輻射特徵參數，得到了超高速碰撞形成電漿的時空分布特徵，得到了超高速碰撞2A12鋁合金靶板和白雲石靶板的閃光輻射特性，得到了超高速碰撞產生的微波特性和電磁波的頻域分布特性，測得了正碰撞、斜碰撞和不同碰撞速度條件下電場和磁場強度的時空變化規律。 （3）揭示了超高速碰撞形成電漿的兩種物理機制，物理機制Ⅰ只考慮彈丸和靶板的一次碰撞過程，物理機制Ⅱ則考慮以粒子發生二次碰撞為前提，以此作為材料是否發生電離的判據。模型計算結果表明：碰撞速度為5-6km/s時，在彈靶某一尺寸範圍內材料能發生電離，形成電漿。分析了超高速碰撞產生碰撞閃光的機理，建立了超高速碰撞產生電漿的理論模型及電磁輻射的理論模型，得到了超高速碰撞產生電漿的特性，得到了電磁輻射頻譜分布特性的理論描述。 （4）設計了被測通信電路，選取了典型半導體元器件，通過實驗研究得到了超高速碰撞產生的電漿對對通信電路和的半導體元器件干擾和毀傷情況。 （5）基於電子力場分子動力學，研究了靜高壓和超高速碰撞條件下電漿相變，得到了誘發電磁場對電漿相變的影響規律。揭示了超高速碰撞過程中的力電耦合機理，認為超高速碰撞過程中力學碰撞過程和電漿及電磁輻射效應是相互耦合，交替進行，直至碰撞過程結束彈坑完全形成。考慮超高速碰撞電漿及電磁輻射對塑性變形區產生的附加應力，建立了超高速碰撞產生電漿的力電耦合模型。
