摘要：为了实现氢化物气相外延(HVPE)技术在蓝宝石衬底上外延生长氮化镓(GaN)过程的全自动控制,进一步提高系统的精确性和稳定性,设计了一种新型HVPE控制系统。该控制系统选用可编程逻辑控制器(PLC)为控制器,采用组态王开发系统监控软件。利用模糊推理机制和仿真分析,设计模糊比例积分微分(PID)控制器,提高反应室温区控制的快速性与稳定性。构建大、小质量流量通路,精准控制HVPE系统压力与质量流量,并进行控制系统性能测试。结果表明,该控制系统能较好地实现对GaN生长过程的自动监控,成功在蓝宝石衬底上生长出高质量6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN,与现有的HVPE制备技术及监控手段相比,其自动控制程度更高,系统实时响应更快,更具实际生产应用价值。

摘要：氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精度低和调节时间过长等问题。为实现HVPE生长设备反应室内温度的精准调控,将模糊逻辑应用到PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)控制中,设计系统各温区的模糊自适应整定PID控制器。依据实际设备与相应技术要求,设计研发了一套基于PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)、温度控制电路以及模糊自适应整定PID控制的HVPE生长设备温度控制系统。Simulink仿真结果与实测结果表明,模糊自适应整定PID控制器可以应用于HVPE生长设备的温度控制系统,且控制效果较好。研究表明,所设计的温度控制算法与温度控制系统能够很好地满足GaN材料生长的工艺要求,具有一定的实用价值。

摘要：研究了反应破片战斗部在爆轰驱动下反应破片的加载过程。利用AUTODYN-3D有限元计算软件,针对含能破片战斗部作用的特点,建立了破片抛射速度和主装药、隔爆层、破片等参数的数学模型,模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、防护材料的作用及对破片的初始驱动过程;通过研究不同防护材料对爆炸冲击波的衰减特性,在满足反应破片抛射初速的前提下保证破片不破坏且有足够的抛射速度;对爆炸驱动过程进行理论分析和数值模拟,验证所设计的防护材料对反应破片的防护性能;对理论计算和数值模拟结果进行比较,并分析各影响因素,结论可为含能破片战斗部结构设计提供依据。

摘要：研究反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应。设计了一种单发反应破片侵彻效应研究的试验装置,研究了反应破片在不同撞击速度下对中厚铝合金靶的侵彻效应;并利用AUTODYN-2D软件建立了反应破片侵彻中厚铝合金靶板效应的数值模拟方法。结果表明：Al/PTFE反应破片在高速撞击下具有动能和化学能双重毁伤效应,在1346~1645m/s的撞击速度下可发生点火和能量释放,在20mm厚铝合金靶上形成3.41~6.51mm的侵孔,在此基础上开展的数值模拟结果与试验结果也有较好吻合。