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哈尔滨工业大学科研成果专场推介——空天科技领域(二)

发布时间:2025-01-09

、成果介绍

1.300MeV质子重离子加速器辐照试验平台(环物院)

【成果简介】300MeV质子重离子加速器是“十二五”国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟装置”建设的重要平台,采用ECR离子源、直线加速器和同步加速器的组合方案,是我国目前唯一可以同时提供质子和重离子束流的装置,可实现离子束流能量的大范围调节和辐照面积的大范围调节,平台已成功调试出质子、HeOCKrTaBiU束,已为国内用户单位提供大量辐照试验服务,总服务机时累积已超过1200小时。

【技术指标】质子:最高能量300MeV,最大流强1x109pppHe:最高能量80MeV/u,最大流强1x108pppKr:最高能量15MeV/u,最大流强1x108pppBi:最高能量10MeV/u,最大流强1x107ppp;最大扫描面积:300mmx300mm,终端束流均匀度优于90%

【应用前景】平台可开展元器件和集成电路单粒子效应辐照研究、材料改性辐照研究、辐射生物学辐照研究、农作物辐射诱变育种研究等。

300MeV质子重离子加速器布局.png

2.电子元器件空间辐射单粒子效应测试技术(环物院)

【成果简介】针对我国低轨道商用卫星的低成本、高可靠、长寿命需求,可以开展商用卫星材料、器件以及系统的空间辐射效应表征试验。突破了不同离子能量、注量的多探测器集成问题,实现了重离子和质子“真空-大气”一机多用,首次实现了材料、器件和系统多尺度和跨尺度单粒子效应试验测试平台。为我国地轨商用卫星的研制提供了技术支撑。

【技术指标】目前可开展质子(能量70MeV~300MeV连续可调)、氪(KrLET37MeV·cm2/mg)、钽(TaLET75MeV·cm2/mg)、铋(BiLET99.8MeV·cm2/mg)等粒子的电子元器件单粒子效应试验,束流能散<1%,空间均匀度>90%,剂量率100ions~105ions连续可调,上述参数满足《GJB7742-2011:单粒子效应试验方法和程序》和《QJ10005-2008:宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》等标准规范要求。

【应用前景】平台已全面投入试运行和开放共享,累计供束1500机时,服务了100多个用户单位。支撑了中国科学院、星网公司等单位2000余款芯片的研制任务,推进了我国空间站、深空探测、巡天望远镜、星网商用卫星等重大工程的顺利完成。

元器件单粒子效应测试平台.png

3.大型等效连续磁路屏蔽及退磁技术(环物院)

【成果简介】针对世界各国零磁装置设计值与实现值均差异巨大的普遍性问题,揭示不连续分层磁介质的工作机制并构建解析模型,提出“磁屏蔽特性计算与优化方法”,解决跨尺度磁路计算难题,支撑大型零磁装置的多层屏蔽结构层厚、层间距协同设计。提出“外磁场下屏蔽装置的磁平衡机理与方法”,能够定量阐述外磁场下磁平衡过程大幅度降低静态磁场指标的原理,并通过建立单层和多层屏蔽的退磁模型,优化退磁线圈分布,实现屏蔽体高效退磁。

【技术指标】该技术可实现大尺度磁屏蔽结构的精确设计及其性能精准评估,首次实现了高于2立方米尺度下剩余磁场优于40pT近零磁指标,以及磁场梯度优于1pT/cm,磁噪声优于19fT/Hz(注:包含磁传感器磁噪声)。上述指标已通过国家计量院的测试。

【应用前景】该技术直接支撑了哈工大承担的国家重大科技基础设施项目“空间环境地面模拟装置”的空间磁环境模拟与研究系统的设计与建设任务。同时,也为磁传感器标定、生物磁探测、航天器地面实验平台、芯片加工与测试平台所需零磁环境提供了产品。

已建成的零磁环境装置.png

4.基于零磁环境磁传感器高精度标定技术(环物院)

【成果简介】现有的磁传感器标定方法依赖于偏远自然环境磁场的稳定性,无法控制自然环境磁场及标定设备的随机磁干扰,标定精度和可信度受限,制约了航天磁场探测、生物磁探测精度的提升。技术主要创新:①首次提出利用零磁环境内可控向磁场对磁传感器进行标定,消除环境及仪器引入的磁干扰,提升了标定精度与效率;②提出了无磁矩化磁源的设计方法,解决磁源与铁磁物质的磁路耦合问题,提升磁源产生磁场的精度,进一步提升磁传感器的标定精度。

【技术指标】该技术大幅降低了环境及设备的磁噪声(pT降至fT),磁传感器精度提升5~20%,达到10fT量级。支撑了空间地面模拟装置零磁环境测评、引力波探测计划中超高精度惯性传感器磁特性测量,首次将剩磁矩测试精度提升至0.51nA·m2。有效提升了磁场探测科学数据的可信度。

【应用前景】该技术可广泛应用于空间磁探测、生物磁信息探测、高精度物理实验中磁传感器标定。目前,直接支撑了哈工大承担的国家重大科技基础设施项目“空间环境地面模拟装置”的空间磁环境模拟与研究系统核心指标的测试、验收。

磁传感器标定实验平台.png

5.太阳能氢能无人机(能源学院)

【成果简介】太阳能-氢能无人机为超长滞空固定翼无人机,搭载分布式氢燃料电池动力系统,与太阳能组成混合动力系统,使其能在空中超长时间巡航。相较于普通的太阳能固定翼无人机,太阳能氢能无人机翼展小、动力强、续航时间更长、操控性更好。

【技术指标】太阳能氢能无人机飞行时间可达40小时。

【应用前景】搭载中继通讯设备,在紧急、多变、复杂的环境条件下保障超长时间的数据通讯传输;搭载空中气象设备等,可实现大范围、长距离的空气数据采集、监测等。

太阳能氢能无人机.png

6.多装备搭载多旋翼无人机(能源学院)

【成果简介】多旋翼无人可根据作业需求快速进行不同动力系统配置的转换。预留有专用任务载荷位置,根据应用场景不同,可搭载不同的任务载荷设备进行作业。

【技术指标】多旋翼无人机起飞重量达到40kg,最大载荷可达7kg,飞行航时可达100min,巡航速度10m/s

【应用前景】多旋翼无人机可搭载光谱成像仪、红外成像仪、可见光相机、激光雷达等各种机载设备,实现一机多用,拓展性强。

多旋翼无人机.png

7.防爆激光雷达(航天学院)

【成果简介】团队研发成功16线防爆激光雷达,拥有着强悍的防爆性能和探测能力。它经受了高温高湿和极端低温的严苛环境考核,顺利通过了模拟爆炸情况下的强度考核。目前,该成果可同时满足在爆炸性气体(ⅡC级)与粉尘(ⅢC级)环境使用的防爆资质,且满足IP67防护要求。该成果是20225月份启用的新防爆标准(GB/T3836系列/2021)后,国内首款通过防爆资格认证的三维防爆激光雷达,通过全部防爆试验测试,获得国家防爆电气产品质量检验检测中心颁发的防爆合格证。

【技术指标】探测距离100m10%反射率);激光线数:单线/16线/32线/64线;激光波长905nm激光安全等级Class1人眼安全;测距精度±2cm水平视场角360°;防护等级达到IP67

【应用前景】作为能够应用于石油化工等爆炸性气体环境下的移动机器人自动驾驶过程中进行环境感知、建图、避障的核心感知部件,可广泛应用于智能机器人巡检、作业等环节应用于如采矿、石油工业、气体检测等。并且作为一种应用广泛的高科技防爆空间探测设备,它能够对周围环境进行高精度的探测和识别,从而用于安全监控、智能交通、智慧城市等领域。

防爆激光雷达.png

8.共形天线技术(材料学院)

【成果简介】基于高精度3D打印技术,实现复杂结构表面的精确共形制造,可适用于圆柱、圆锥、球面以及不规则曲面表面的天线制造、基于界面的改性设计,3D打印共形天线与陶瓷基底界面匹配度极高,具有优异的结合力,在高温环境下(最高可达1600℃)可长时间稳定使用。该成果技术成熟度达到六级,主要应用于航空航天飞行器通讯装置,可在任意复杂曲面表面实现天线结构的精确3D打印制造,能有效减小天线使用空间,大幅度提升飞行器有效荷载。

【技术指标】使用温度900-1600℃;成型线宽精度达到60μm以内;线间距50μm以内;成型尺寸范围400mm×400mm×200mm

【应用前景】该技术可广泛应用于航空航天、微波通讯、集成电路等高新技术领域。

共形天线技术.png

二、联系方式

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