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2600010843
陕西
V279
应用技术
航空航天器制造
飞行器的精准作业与精确制导高度依赖无线电导航,高精度位置信息已成为保障飞行器安全、可靠、精准运行的命脉。陆基导航是一种独立的无线电区域导航系统,通过在地面部署基站,向飞行器提供定位、导航和授时服务。然而,现有陆基导航定位系统存在导航信号“测距差”、站间同步“精度低”、导航定位“误差大”、平台适用“难度高”等技术瓶颈,严重制约陆基导航系统在飞行器精准作业及精确制导应用的进一步发展。
该项目在国家民机专项、国家基金、预先研究基金等项目的支持下,历经十余年集智攻关,取得了完全自主可控的科技成果,面向低空飞行器精细作业、战机精密进近着舰、航空弹药精准制导等对陆基导航高精度定位的迫切需求,通过理论创新、技术突破、装备研制、工程应用,创新提出了面向飞行器的高精度陆基导航技术体系,建立了陆基系统波形设计、站间同步、误差补偿、多源融合的高精度导航理论,揭示了全链路高保真传输系统误差协同抑制机理,攻克了低旁瓣测距码复合调制与认知跳频的高精度波形设计技术,突破了一体化信道设计的远距离高精度时间同步技术瓶颈,提出了伪距偏差高精度动态建模及补偿技术,创建了飞行器高动态适变稳健多源融合陆基导航系统。显著提升了飞行器导航定位的安全性和可靠性,引领飞行器高精度陆基导航技术的跨越式发展。
主要技术创新点如下:
创新点1:攻克了低旁瓣测距码与复合调制的认知跳频波形设计技术,显著提升了陆基导航信号的可靠性、安全性及测距性能。针对传统陆基导航系统易受多径干扰影响、信号失真严重,导致陆导信号难以“测得准”的问题,以“复合调制-认知跳频-测距提升”为技术脉络,建立了前导序列、低码间串扰与费赫尔调制融合的新体制,克服陆基导航系统多径影响严重、带外辐射和信号非线性失真,实现了陆基导航信号的抗多径与低误码率传输;突破了认知跳频的低旁瓣测距码跳变的信号调制技术,解决了现有陆导系统固定图案跳频机制导致的动态干扰抑制的难题,有效提升直射信号检测精度及测距精度。实现了测距精度由米级到分米级的提升。
创新点2:突破了一体化信道设计的远距离高精度时间同步技术瓶颈,显著提高了远距离无线导航时间同步精度。针对陆基导航站间的无线同步受到空间衰落、时钟漂移等影响,严重影响信号质量,导致远距离站间难以“同步精”的问题,围绕“同步优化-守时驯服-同步增强”的技术路线,创新构建了基于通信、测距、时统的一体化信道模型,揭示了远距离时间同步误差补偿机理,提出了时分-码分相结合的站间同步方法,刻画了本地时钟环路带宽先验信息与补偿参数的耦合量化规律,攻克了自适应带宽锁相环时钟驯服技术。同步精度从10ns提升至2ns,达到国际先进水平。
创新点3:提出了伪距偏差高精度动态建模及补偿技术,显著降低了伪距偏差对定位精度的影响。针对远距离高动态场景下接收信号畸变严重,导致定位误差难以“补偿准”的难题,围绕“误差建模-定量表征-伪距补偿”为技术脉络,构建了信号畸变与伪距偏差的量化关系模型,揭示了多场景信号空-时-频畸变与观测量偏差影响规律,精确表征了伪距偏差与定位精度的映射关系,大幅提升了伪距偏差模型的精度,创新提出了伪距偏差高精度动态建模及补偿技术,阐明了接收端相关器间隔、前端带宽与伪距偏差的映射关系。伪距偏差定位精度从分米级提升至厘米级,较国内外先进技术提升一个数量级。
创新点4:研制了飞行器多源融合高精度陆基导航系统系列装备,显著提升了飞行器陆基导航定位精度及动态适应性。针对多任务飞行器性能指标需求差异显著,导致平台选型难以“适配广”的难题,围绕“动态适配-多源融合-系统研制”技术路线,基于“高集成、小型化、低成本”的设计原则,建立了“波形设计、时间同步、误差补偿、多源融合”的新体制陆基导航系统技术体系,研制了基站和接收终端2种形态、4大类“谱系化”陆基导航系列装备。信号中断后定位精度保持时间从10s提升至30s,较国内外先进技术提升3倍。
该项目授权国家发明专利42项,制定国家标准3项,出版专著2部,发表高水平论文45篇。该项目具有完全自主知识产权,作为陆基导航技术的原始创新,面向无人机、战机、弹药等飞行器的高精度定位需求,研制了具有完全自主可控的高精度陆基导航系统,有效提升陆基导航的系统服务性能,经济和社会效益显著。
近三年成果技术转化产值13.2亿元。典型应用包括:(1)在无人飞行器应用方面:①应用于蜂群无人机,“有效降低了伪距测量误差,保障系统的高精度定位服务”。②应用于翼龙Ⅱ无人机、无人飞行器,“显著提升了机载平台多场景下导航和定位的可靠性”。③应用于LQ-218无人机系统,“实现了测距精度由米级到分米级提升”。④应用于LQ-230无人机系统、外贸侦察型无人机,“显著提升了陆基导航系统导航定位精度”。(2)在战机应用方面:①应用于歼击机进近着陆系统,“显著提升了陆基导航抗多径干扰能力”。②应用于Z21/AC352直升机,“实现了测距精度由米级到分米级提升”。③应用于精准着陆着舰引导系统,“能够将伪距偏差对定位的影响从分米级降低到厘米级”。(3)在航空弹药应用方面:①应用于空射巡航导弹,“有效提高了测距精度,为高动态弹载平台提供高精度制导能力”。②应用于M20弹道导弹,“显著提升了弹载平台的高精度定位能力和打击精度,提升了多场景下导航和定位的可靠性”。③应用于外贸120mm迫弹、155mm炮弹,“显著提升了高旋转弹载平台的高精度定位能力”。④应用于蜂群巡飞弹、外贸250kg航弹、外贸122mm火箭弹,“有效提升了高动态条件下伪距误差补偿效果”。此外还拓展应用于C919G等民航飞机领域,引领推动了中国飞行器陆基导航技术向“精准信号测距、精确时间同步、精密误差补偿、精细信息融合”跨越式发展。
中国工程院张平院士评价:“该项目技术难度很大,创新性强,具有完全自主知识产权,总体技术处于国内领先、国际先进水平,其中低旁瓣测距码与复合调制的认知跳频波形设计技术达到国际领先水平”。中国工程院张明高院士评价:“该技术属于国内外首创的重要技术创新,技术难度和复杂度大,核心关键技术具有完全自主知识产权,总体技术达到了国际先进水平。”
飞行器无线电导航系统飞行器无人机
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2500030660
江苏
TG457.1
应用技术
工程和技术研究与试验发展
异种金属无熔深复合焊接制造是一种在高熔点金属表面增材制造低熔点金属的新型焊接(成形)技术,特别适合在碳钢、高强钢、超高强钢表面增材熔敷制造耐腐蚀层、硬化、软化等功能层,如复合制造铜、铝、钛等金属和合金。
创新点以及主要技术指标界面100%熔合、强度高、超过母材,稳定可靠;基体无熔深、无稀释、基本无缺陷;熔敷效率高达45kg/h,是半自动堆焊的几十倍;熔敷层范围宽,一次焊接面达5x104mm2。
应用领域及市场前景:该项技术适用于火炮炮弹超高强钢弹体与铜制弹带的异种金属焊接,可以使弹体与弹带结合充分可靠,满足产品设计要求,填补了弹药行业在这一领域的空白,达到了国内领先水平。
复合焊接制造工艺异种金属焊接弹药行业
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2400160880
甘肃
O414.2
基础研究
自然科学研究与试验发展
近代物理研究所以兰州重离子加速器为依托,在提供覆盖全能区不同类型高质量离子束流的基础上还引进了当今最先进的阿秒脉冲激光系统,为开展基于超快反应显微成像谱仪的实验提供了必要的平台。譬如,在以氢分子离子为狭缝、氦原子为入射物质波的杨氏双缝碰撞实验中,氢分子离子与氦原子在干涉的过程中可以形成一对纠缠的EPR粒子对,这为检验量子力学的基本假设提供了一个独特的视角;在以阿秒脉冲激光为入射炮弹的碰撞实验中,可以在阿秒量级研究甚至控制原子、分子电子态的演化。因此可以预见:搭建这样的谱仪系统并展开相应的实验研究对于提高中国基础物理研究的意义重大并且具有深远的影响。研制一台用于高能离子/阿秒脉冲激光与原子分子碰撞的超快反应显微成像谱仪,来研究量子少体动力学相关的基本物理过程。将量子少体动力学研究推进到阿秒尺度直接涉及到对量子力学基本假设的检验,以及对现有量子理论模型的验证,有望取得原创性成果,使中国在相关物理领域跻身国际领先行列。研究成果如下:1.研制设备的技术指标设计靶室真空度、靶厚控制、动量分辨以及探测器的多级响应能力,全部4个指标均达到或优于实施方案规定;2.超音速冷靶多级差分、全钛材料腔室的采用实现了载气状态下靶室的超高真空度,为基于XUV光子的超快碰撞动力学实验提供了保障;3.基于该设备已投入原子分子碰撞动力学实验研究中,多项实验成果在SCI期刊发表;4.项目文件档案齐全,经费使用基本合理。验收专家组认为,项目组完成了项目实施方案规定的全部任务,达到了项目预期目标,同意项目通过验收。
显微成像谱仪阿秒脉冲激光系统重离子加速器量子力学
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2400072511
浙江
TG335.71
应用技术
国内领先
钢压延加工
1、课题来源与背景:成果名称为:输氢气用耐腐蚀高光洁高强度不锈钢无缝钢管,项目编号为:2022D60SAB614473,该成果由浙江恒源钢业有限公司自选课题,且有浙江恒源钢业有限公司自主研发完成。
背景:国内高品质不锈钢产业发展现状:从20世纪50年代至今,中国高品质不锈钢行业取得了许多成果,尤其在改革开放之后,取得了不菲的成绩。现阶段,中国高品质不锈钢行业发展得比较完备,技术也比较先进。中国从事高品质不锈钢研发和生产的企业主要有3类,即国有企业、民营企业、中小型企业。其中,国营的东北钢铁集团和宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司是中国实力雄厚的高品质不锈钢生产企业,具有技术和资金优势,已经基本形成产业链;民营的中信钢铁有限公司的市场主要面向中低层不锈钢用户,同时以自身的资金为后盾来提高公司的经济效益。通常来说,国营企业的优势在于不锈钢产品深加工领域,民营企业的优势在于低成本竞争。现阶段,中国高品质不锈钢行业有了长足的发展,但是还落后于发达国家。具体表现为,高品质不锈钢毛坯的质量达不到要求,导致了严重的浪费,钢材的性能较差。世界上高品质不锈钢的生产流程主要是转炉冶炼,必须要充分利用国内现有装备,同时进行适当改造,加强对产品质量的控制,发展先进的高品质不锈钢产品,增强产品在国际上的竞争力。近年中国无缝钢管的出口大于进口,钢管已成为中国净出口产品。企业经营战略有了新转变,把参与国际市场竞争作为实现可持续发展长远战略措施。中国先进的无缝钢管连轧机组无论是机型和数量均已成为世界之最,其实际产能已突破300万吨,占总产能的50%左右,是中国经济建设及钢管出口的主力军。
2、研究的目的和意义:不锈钢无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材;是耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢管;又称不锈耐酸钢管;广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等;另外,在折弯、抗扭强度相同时,重量较轻,所以也广泛用于制造机械零件和工程结构;也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。对于特殊领域如输送氢气用的不锈钢无缝钢管的品质要求很高,高品质的不锈钢无缝钢管的生产工艺复杂,导致生产成本比较高。
3、主要论点与论据:该项目产品采用微合金化技术,且优化其生产工艺,从而提高不锈钢管的耐腐蚀性、耐高温性以及其机械强度;采用热处理工艺,能效提高产品的洁净度;通过优化不锈钢无缝钢管表面自动化打磨工艺技术,便于对不同直径的钢管的内径进行打磨,减去更换打磨机构的时间,提高加工效率;采用不锈钢管脱脂清洗工艺技术,实现喷淋过程中,对不锈钢管外壁进行脱脂处理,同时通过观察不锈钢管件的清洗线对管道内壁进行清洗,清洗线可定时间更新,保证管道内壁完全清洗脱脂。
4、创见与创新:该项目产品采用微合金化技术,优化其生产工艺,从而提高不锈钢管的耐腐蚀性、耐高温性以及其机械强度;采用热处理工艺,能效提高产品的洁净度;通过优化不锈钢无缝钢管表面自动化打磨工艺技术,便于对不同直径的钢管的内径进行打磨,减去更换打磨机构的时间,提高加工效率;采用不锈钢管脱脂清洗工艺技术,实现喷淋过程中,对不锈钢管外壁进行脱脂处理,同时通过观察不锈钢管件的清洗线对管道内壁进行清洗,清洗线可定时间更新,保证管道内壁完全清洗脱脂,市场前景广阔
5、社会经济效益:产值1300万元,销售额1200万元,利润145万元。该产品采用微合金化技术,不锈钢原材料中添加Cu、Nb、N、Mn、Ti元素并优化各元素之间配比,通过优化其生产工艺,从而提高不锈钢管的耐腐蚀性、耐高温性以及其机械强度,应用前景广阔。
6、成果介绍:项目产品通过微合金化,添加铜、氮等元素,提高材料的冲击韧性和耐蚀性;优化热处理和自动化打磨工艺,有效提高材料的洁净度和产品光洁度;采用自动化脱脂清洗技术,实现对不锈钢管内外壁的高脱脂清洗;项目产品在材料微合金化和制造工艺上有创新,相关技术处国内领先水平。
不锈钢无缝钢管生产工艺连轧机
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2500030440
黑龙江
S762.3
基础研究
林业服务业
项目概述:该成果受“中央高校基本科研业务费重大项目培育”“博士点基金”“科技支撑计划”等项目资助。以树冠火为主的重特大森林火灾的扑救是世界性的难题,现有的扑火装备和技术还难以解决。该成果是一种子母弹形式的智能森林灭火航弹,目标是扑灭以树冠火为主的重特大森林火灾。通过空投,经子母弹分离和子弹起爆构成二次弥散,使灭火剂在树冠顶部火场内以淹没浓度均匀弥散分布,迅疾扑灭树冠火。技术特点:子母弹结构;适合多种型号飞机的挂载、投放系统;选择生态环保的灭火剂,实现绿色扑消,扑消过后不能在林区产生有毒的残留物,破坏区域内的生态,有利于森林的迅速恢复。
技术水平:国际领先,有发明专利(全部授权)。主要专利:气动发射式森林灭火炮弹ZL200910073149.1。以气体发生剂弥散的灭火弹ZL201010125450.5。智能森林灭火航弹ZL201010514467.X。模块化智能森林灭火航弹投放吊舱ZL 201010514584.6。直升机专用吊舱式森林灭火航弹投放装置ZL 201110004446.8。智能森林灭火航弹200910073215.5。
主要技术指标:(1)智能森林灭火航弹设计参数外形尺寸:630×2770(与轰-6所用的1500-2型挂弹外形相同,华约标准航弹挂架可用);母弹弹重:160kg,含子弹8枚;子弹弹重:15kg,灭火剂装填量:12kg;灭火剂性质:符合生态标准,对人畜无害,无污染,无残留;一枚母弹总有效全淹没控制空间体积1500,可以淹没12株40年树龄的樟子松树冠;载运飞机:运5、米26、轰-6、米171(米8)等(现设计为直升机航弹挂载投放吊舱方式)直8、米171(米8升级型);总载母弹量:12—16枚(3吨);米26总载母弹量:80—100枚(20吨);米26满载一架次飞行,可以扑灭50米宽度,2000米长度的火线。(2)直升机专用挂载投放系统设计参数单体挂载投放单元:重量:60kg;基本尺寸:800mm(长)*800mm(宽)*2800mm(高);二级挂载投放组装单元:包含单体挂载投放单元个数4(个);重量:260Kg;基本尺寸:3510mm(长)*800(宽)*2800mm(高);电气参数:驱动电压DC24V。国家对《全国森林防火中长期发展规划》“提高装备水平,提高扑火能力,改变扑火装备水平低、设施薄弱的状况”的要求,决定了该项目的良好市场前景:和社会经济效益。该项目所产出的成果和产品,将主要由国家投资于森林火灾扑救装备能力建设的资金购买(十二五期间投资62亿元),市场需求至少达到每年2亿-4亿元的水平。
项目成熟情况:技术成熟,试生产阶段。
应用范围:森林防火。
智能森林灭火航弹直升机挂载投放系统
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2400072505
浙江
TG335.71
应用技术
国内领先
钢压延加工
1、课题来源与背景:成果名称为:新能源汽车用耐腐蚀耐高温不锈钢无缝钢管,项目编号为:2022D60SAB614478,该成果由浙江恒源钢业有限公司自选课题,且有浙江恒源钢业有限公司自主研发完成。
背景:中国从事高品质不锈钢研发和生产的企业主要有3类,即国有企业、民营企业、中小型企业。其中,国营的东北钢铁集团和宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司是中国实力雄厚的高品质不锈钢生产企业,具有技术和资金优势,已经基本形成产业链;民营的中信钢铁有限公司的市场主要面向中低层不锈钢用户,同时以自身的资金为后盾来提高公司的经济效益。通常来说,国营企业的优势在于不锈钢产品深加工领域,民营企业的优势在于低成本竞争。世界上高品质不锈钢的生产流程主要是转炉冶炼,必须要充分利用国内现有装备,同时进行适当改造,加强对产品质量的控制,发展先进的高品质不锈钢产品,增强产品在国际上的竞争力。近年中国无缝钢管的出口大于进口,钢管已成为中国净出口产品。企业经营战略有了新转变,把参与国际市场竞争作为实现可持续发展长远战略措施。中国先进的无缝钢管连轧机组无论是机型和数量均已成为世界之最,其实际产能已突破300万吨,占总产能的50%左右,是中国经济建设及钢管出口的主力军。
2、研究的目的和意义:不锈钢无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材;是耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢管;又称不锈耐酸钢管;广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等;另外,在折弯、抗扭强度相同时,重量较轻,所以也广泛用于制造机械零件和工程结构;也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。不锈钢管的种类繁多,用途不同,其技术要求各异,生产方法亦有所不同。但是现有的不锈钢管依然存在着耐蚀效果差,耐磨效果差,耐高温效果差的问题。例如对于新能源汽车用的不锈钢无缝钢管的品质要求很高,高品质的不锈钢无缝钢管的生产工艺复杂,导致生产成本比较高。
3、主要论点与论据:
该项目锈钢中添加有硅、磷和碲,这三种元素与碳形成的碳化物、与氮形成的氮化物以及与硼形成的硼化物能够填充于奥氏体组织的空隙中,使奥氏体组织具有较高的致密性,有利于增强奥氏体不锈钢的硬度、强度和耐高温性能,不锈钢管设置耐高温层和耐腐蚀层技术,提高耐高温性以及耐腐蚀性,通过优化其生产工艺,从而提高不锈钢管的耐腐蚀性、耐高温性以及其机械强度;通过优化不锈钢无缝钢管抛光工艺技术,提高生产效率;通过优化全自动三线冷拔工艺技术提供生产效率。
4、创见与创新:
该项目产品材料中添加有硅、磷和碲,这三种元素与碳形成的碳化物、与氮形成的氮化物以及与硼形成的硼化物,能够填充于奥氏体组织的空隙中,使奥氏体组织具有较高的致密性,有利于增强奥氏体不锈钢的硬度、强度和耐高温性能;不锈钢管设置耐高温层和耐腐蚀层,提高耐高温性以及耐腐蚀性,通过优化其生产工艺,从而提高不锈钢管的耐腐蚀性、耐高温性以及其机械强度;优化不锈钢无缝钢管抛光工艺技术,提高生产效率;通过优化全自动三线冷拔工艺技术提高生产效率;通过优化不锈钢管脱脂清洗工艺,实现喷淋过程中,对不锈钢管外壁进行脱脂处理,同时通过观察不锈钢管件的清洗线对管道内壁进行清洗,清洗线可定时间更新,保证管道内壁完全清洗脱脂,市场前景广阔。
5、社会经济效益:产值1500万元,销售额1400万元,利润165万元。该产品通过优化其生产工艺,有效提高不锈钢管的硬度、强度和耐高温性能,应用前景广阔。
6、成果介绍:
项目产品通过添加硅、磷和碲,与碳形成碳化物、与氮形成氮 化物以及与硼形成硼化物,提高奥氏体组织的致密性,增强奥氏体不锈钢的硬度、强度和耐高温性能;设置高温层和耐腐蚀层,提高不锈钢的耐高温性和耐蚀性;优化了不锈钢无缝钢管抛光工艺以及三线冷拔工艺,提高生产效率。项目产品在材料合金化和制造工艺上有创新,相关技术处国内领先水平。
不锈钢无缝钢管抛光工艺新能源汽车
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2300120175
北京
P48
基础研究
气象服务
燃烧型催化剂是中国人工影响天气业务使用的最主要的催化剂之一,主要用于人工增雨和人工防雹,提高催化剂的成核率是人工影响天气关键技术。为提高中国人工影响天气催化作业的科学技术水平,需要研制新型、高效的冷云催化剂配方。鉴于此,中国气象局人工影响天气中心联合中国气象局上海物资管理处、吉林省气象局人工影响天气办公室、内蒙古气象局气象科学研究所共同承担了2011年度公益性行业(气象)科研项目“人工增雨(雪)催化剂定量检测、改进与业务应用”。项目的主要研究任务是研制优于目前中国业务使用的冷云催化剂的新型高效配方。项目组联合燃烧型催化剂有关生产厂家的技术人员,在原有催化剂的基础上,结合国内外催化剂研究进展,利用中国气象局人工影响天气中心1 m3等温云室及其配套检测系统进行催化剂成冰性能的检测,对配方进行优化筛选,研究开发了WMC-IN-001型和WMC-IN-002型两种适合中国冷云的新型高效的冷云催化剂。成核率检测结果表明,两种冷云催化剂焰剂样品的成核率在-4℃到-20℃各温度下达到了1012以上。
依托项目成果,项目组发表论文5篇,编写了《碘化银类人工影响天气催化剂静态检测规范》。2014年9月24日,中国气象局科技与气候变化司在北京组织召开了WMC-IN-001型和WMC-IN-002型两种冷云催化剂成果认定会。专家组一致认为,“WMC-IN-001型和WMC-IN-002型冷云催化剂的检测系统组成完整,WMC-IN-001型和WMC-IN-002型冷云催化剂焰剂样品的成核率高于目前同类冷云催化剂1个量级以上”。
项目组针对中国此前广泛使用的燃烧类(火箭弹、机载焰条、地面焰条)、爆炸类(三七炮弹)使用的冷云催化剂进行了系统的检测,首次得出了中国多厂家生产的人工影响天气催化产品在统一实验设备、统一检测标准、统一检测流程条件下,不同厂家使用催化剂的成核率,该项检测结果也为研发新型高效的催化剂配方奠定了比对条件。
2013-2014年,中国气象局人工影响天气中心联合燃烧型催化剂有关生产厂家的技术人员,在现有催化剂的基础上,结合国内外催化剂研究进展,对催化剂配方进行了调整,利用电镜、红外测温仪等先进设备,开发研制了不同碘化银含量的新型催化剂配方,并在人工影响天气中心实验室用统一实验设备、统一检测标准、统一检测流程对新研发的两种不同碘化银含量的燃烧型冷云催化剂配方在不同温度条件下的成核率和成冰阈温进行了实验检测。
人工影响天气冷云催化剂实验设备
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2200160209
湖北
TF746
应用技术
炼钢
该项目属于电渣炼钢工艺技术领域。
主要技术内容:
依托引进国外先进的电渣重熔工艺装备技术、进行消化再吸收再创新:
(1)创新发明出独特的无氧氛围电渣重熔专利技术:设计出气体保护电渣炉无氧保护装置、实现全程无氧氛围保护电渣重熔、生产出更纯净、使用寿命更长的核电钢产品。
(2)电渣重熔起弧工艺再创新:利用多块同钢种底垫代替单一底垫、增强起弧稳定性与操作便利性。
(3)对电渣重熔工艺进行再创新:对控制系统进行改进优化、由单一熔速控制窗口,改为多段式均匀梯度减熔速窗口、保证重熔期间金属熔池的一致性、较少偏析。
(4)对电渣补缩工艺进行再创新:在重熔末期利用熔速控制的稳定性、措索开辟出预补缩工艺、减少补缩缩孔深度、提高成材率。
核心创新点:
(1)氩气氛围保护冶炼创新过程中、创新了一种新方法:在冶炼前对熔炼结晶器底部冲氩气15分钟、分别制作手动和自动两个充氩气保护装置、同时在炉外安装使用了氧化锆材质的高精密氧含量分析仪、使冶炼全程具有实时监控能力。
(2)电渣冶炼重熔熔速自动控制技术创新中、优化自动熔速控制过程、使用“熔速递减”工艺。另外、控制电极重熔过程中冶炼摆幅、渣阻值、维持电极埋入渣池适当深度、保证重熔过程中“金属熔池”形状稳定、减少凝固偏析。
(3)电渣冶炼重熔渣系技术开发中、发明了低氟四元渣提纯渣渣系、使渣中的(Si02)含量控制在0.3%以下、为降低钢中氧含量和易氧化元素的烧损提供基础支撑。
(4)大锭型的预补缩(热封顶)技术创新、以20吨电渣锭为例、20吨电渣锭传统补缩工艺是锭重达到18.5吨开始补缩、“预补缩”工艺是锭重达到12吨就开始“递减熔速”进行重熔、锭重达到19吨再进行“补缩”。预补缩(热封顶)工艺较传统补缩方法提高了电渣钢锭补缩端的质量、使电渣锭补缩端出现“疏松”、“缩孔”缺陷的位置移向端部、减小了切头量、提高成材率。
(5)在渣料烘烤及钢锭退火工艺优化中、更新了渣料烘烤装置、优化了渣料烘烤时间、同时创新退火工艺、避免了钢锭产生“裂纹”。
该项目研发的以上方法用于除核电钢以外的炮弹用高强钢、风电轴承钢、热作模具钢、合金结构钢等品种生产、均获成功。同时、还为我国盾构机主轴承用钢的开发打下了基础、根据该项目的方法推进制造了42CrMoV1等系列盾构机用单支20吨钢锭、制作国内最大直径达6米的盾构机主轴承材料、填补了国内不能生产大型盾构机主机轴承材料用钢的空白。该项目取得了良好的推广应用效果。
电渣炼钢工艺熔炼结晶器无氧保护装置
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2300010239
陕西
P482
基础研究
气象服务
项目来源于陕西省自然科学基础研究计划项目《陕西渭北灾害性中尺度对流系统数值模拟及数值催化研究》(2010JM5002)、陕西省科学技术研究发展计划项目《人工防雹新技术的研究与开发》(2012kl2-03-04)、中国气象局气象行业标准制定计划(气发(2007)416号、中气函(2011〕10号、气办发(2012)41号、气法函(2013)65号),围绕渭北果业区人工防雹作业技术开展了一系列攻关研究。
1.主要技术内容:
(1)渭北地区冰雹云内部速度场和温度场的分布特征、地面冰雹谱演变特征和冰雹云雷达回波特征研究
利用气象探测火箭获取了延安地区冰雹云内部的流场和温度场,发现冰雹云由低层到高层水平风向呈逆时针旋转;在5.0~-4.8℃的温度层上维持有13m/s以上的水平风速,为冰雹的形成提供了丰富的水汽资源;-8.7~-9.2℃的温度层上,厚度约为0.2km,平均上升气流1.79m/s,最大上升速度4m/s,为雹胚的成长提供了动力条件,获得了渭北地区冰雹云内部垂直速度和温度的直接探测资料。基于激光降水粒子谱仪数据,得到了渭北地区降雹的最大冰雹直径、数浓度、谱分布和冰雹末速度等物理量随时间的变化,这也是国内首次现场实测冰雹末速度。
根据雷达回波形态,把陕西渭北地区71次的带状对流天气个例分为拖曳层状、先导层状、平行层状和断裂带状等4类中尺度对流系统(MCS)类型,并分析了4类带状MCS的雷达回波统计特征。结果显示拖曳层状MCS降苞的概率为62%,位居各类MCS之首,并且造成的灾害也最为严重,是渭北地区防雹作业的重点对象。
(2)渭北地区人工防雹作业预警、指挥、作业、效果检验等关键技术研究
①冰雹预譬、响应和指挥作业方法
利用温度层结探空资料,结合降雹实况,得到单站冰雹预报方法和指标,在冰雹预报试验中没有出现冰雹漏报,空报率在10%左右。利用研究成果开发的“单站探空冰雹预报系统”2008年至今在陕西省人工影响天气中心业务应用,是该省防雹预警的业务系统之一。
通过对不同雷达探测模式的对比分析,提出三线切割法和立体扫描方式雷达探测冰雹云的方法。采用三线切割法能快速和全面获取冰雹云回波特征参数;采用立体扫描模式,监测中可不遗漏冰雹云的初始回波,可实现多个县级防雹作业指挥部共同一部雷达探测资料指挥防雹作业。
将防雹作业预警等级从低到高分为三个级别,依次为三级预警、二级预警和一级预警。每个预警等级满足的条件分别为:预警区域预计未来12h内可能出现强对流天气时发布三级预警;预警区域预计未来6h内可能出现冰雹天气或防雹作业点周边60km范围内出现回波强度大于或等于20dBZ、且回波的强中心高度大于或等于0℃层高度的对流云时发布二级预警;预警区域预计未来2h内可能出现冰雹天气或防雹作业点周边40km的范围内,雷达回波满足当地的防雹作业云回波指标时发布一级预警。防雹业务部门在应对冰雹天气时,依据防雹作业的紧急程度,分级进行防雹预普和响应,保障防雹作业工作有序高效运转,提高冰雹灾害防御的能力。
②渭北地区高炮和火箭防雹作业方式
以炮弹发生爆炸的空间点分布形态,将高炮作业方式分为球面梯度、水平梯度、垂直梯度、同心圆、单点作业方式。将防雹火箭发射方式分为单线、伞型、垂直和立体催化四类作业方式。防雹作业指挥人员根据不同类型的冰雹云和保护区位置,可选择不同的高炮、火箭作业方式实施防雹作业,充分发挥装备的作业能力,实现高效催化,减轻雹灾。
③人工防雹效果物理检验方法探索
冰雹云是中小尺度对流系统,自身具有极高的自然变率,因此,选择对比区研究防雹作业效果的可靠性不高。追踪渭北地区防雹作业前后,对流云单体不同高度、不同雷达回波强度、面积的演变特征,探索了防雹作业效果物理检验的方法。
(3)防雹业务管理规程研究
按照人工防雹业务技术要求,制定了火箭增雨防雹作业岗位的岗位职责、上岗条件和岗位规程。制定了地面人工影响天气作业点高炮、火箭防雹作业的记录规范。对需要记录的作业点信息、预警信息、宏观天气现象、装备安全检查、空域时间、作业参数、人员给出了记录要求和标准。
2.技术标准和授权专利:
该项目共制定了4项国家标准和2项气象行业标准。获1项实用新型专利。
3.主要技术指标:
(1)建立了防雹业务关键技术标准,初步构建了全国防雹业务标准化体系
制定了三级防雹预警启动条件、分等级实施防雹作业响应要求、标准化的防雹作业方式、降雹特征调查规程等关键技术,规范了防雹作业站点的记录方法和内容,建立了作业人员管理规程。项目研究成果已发布6项现行标准,填补了中国防雹业务技术的空白,初步构建了全国防雹业务标准化体系,促进了全国人工防雹业务规范化、标准化建设。项目系统性的提升了中国冰雹灾害的防御能力,规范了业务工作流程,促进了防雹技术的研究与发展,进一步提高工作效率和灾害防御效果I对防灾减灾能力建设和人工影响天气高质量发展提供科技支撑。
(2)获得了渭北地区冰雹云内部速度场和温度场分布特征、地面冰雹谱和冰雹云雷达回波特征,提高了对冰雹云的认识和防雹作业效果。
4.应用推广及效益情况:
(1)人工防雹业务关键环节的4项现行国家标准和2项气象行业标准在全国推行。2020年9月,录制了国家标准《人工防雹作业预警等级》和《37mm高射炮防霞作业方式》宣贯视频,在“全国标准云课平台”发布。
(2)每年陕西省人工防雹业务培训班上,重点推广和讲解项目的研究成果和防雹业务相关技术标准,提高了该省基层防雹业务能力,显著提升了渭北地区冰雹云早期识别能力、防雹预警能力、防雹作业能力和防雹减灾效果,提升了果品质量和果农经济收益,社会效益和防灾减灾效益显著。
人工防雹作业人工影响天气冰雹预报方法
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2100100298
四川
P48
基础研究
气象服务
高温干旱、水资源短缺以及大气污染等问题,给人类社会的生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好等都造成了极大的影响。项目通过对人工影响天气作业目标云系的空间分布特征、宏微观结构特征及其对大气气溶胶和降水的相互作用机制等科学问题研究,以及对人工影响天气作业效果和作业安全管理信息化等技术方法研发和应用,大力发展了人工影响天气关键技术,有效提升了人工影响天气在乡村振兴、防灾减灾、生态文明建设领域的服务能力。
1.基于气溶胶、云凝结核以及云的飞机观测,综合利用卫星和地面气象台站资料,设计了机载人工影响天气的便携式交互系统,揭示了四川盆地和黄土高原东部对流层中低层气溶胶粒子微物理特性和时空分布特征,以及西南地区典型降水云系的微物理结构和降水形成机制,为人工影响天气作业方案制定、重大活动气象保障提供了有力的科学依据和技术支撑。
2.揭示了气象条件对四川盆地持续性污染的作用规律,建立了四川盆地污染天气发生和消散的概念模型,加深了四川污染天气成因的认识,提升了污染天气的监测预警和评估服务能力。解析了降水过程对四川盆地PM2.5颗粒物的湿清除作用,建立了主要气象要素对大气污染物浓度的影响指标,有效指导大气污染防治飞机人工增雨作业。利用风云4A卫星反演产品研究发现催化后影响区内云层发展,云粒子有效半径明显增大,空气质量改善,填补了该省在此方面工作的空白,为四川增雨作业效果检验提供了新的思路和方法。
3.发明了一种人工影响天气用弹量检测和数据处理方法,提出在高炮炮弹药筒下部激光镌刻二维码的方法,解决了人影弹药唯一身份识别的问题。基于物联网技术,研制生产了便携多源采集终端,实现省市县和作业站点各级人影弹药信息的智能采集。设计了人工影响天气作业安全管理技术方法和业务流程,基于GIS地理信息系统,构建了人工影响天气人雨弹火箭弹物联网管理系统,实现了对人影弹药采购、存储、运输、使用(报废)等环节全生命周期管理。
4.学术成果丰富,项目得到了60架次飞机观测数据集,取得发明专利7项、软件著作权19项、检测报告4项,培养硕士研究生5名。在Atmospheric Environment、高原气象、气候与环境研究等国内外重要的学术期刊发表论文35篇(其中SCI收录10篇,EI收录9篇,CSCD收录13篇)。
5.成果得到广泛应用。(1)研究成果SCI他引27次,他引总次数229次,单篇最高他引190次,参加国际学术报告1人次,产生了广泛的学术影响。(2)有效指导编制四川和西南人影作业计划、“十三五”规划,全面支撑四川省人工影响天气业务现代化三年行动计划。项目通过产学研用模式促进成果产出和转化,研制了便携多源采集主机,开发了多套软件系统,在东北区域四省(区)、海南省、河北省以及西南多省(区)得到大规模的推广应用,显著提高了中国人工影响天气业务技术和安全管理信息化水平,取得了明显的社会、经济和生态效益。
人工影响天气作业降水形成大气污染防治