摘要：针对fast促动器可靠性不足,严重影响望远镜观测的问题,从自净化功能、驱动系统、环境防护、状态监测等方面进行优化,完成整机可靠性增长方案设计,并提出多台异步纠正的加速可靠性增长试验方案。对可靠性增长方案的平均无故障工作时间(Mean time between failures, MTBF)进行理论估算,其值为81 536 h,相比2019年增长将超过12倍。采用3台样机进行连续可靠性增长试验,并通过跟踪与往复连续交替运行模式及增加负载的方法进行加速。试验从2019年5月至2022年8月,期间除3#样机累计有3次B类故障外,其余2台样机均无故障,最后采用时间截尾方式结束。利用AMSAA模型对试验数据进行分析,3台样机的平均当量MTBF值为80 061 h,与理论计算数值非常接近,验证了该方案可靠性增长的有效性。对完成全部升级后的一年运行情况进行统计分析,fast促动器平均故障率为0.35台/天,相比升级前降低了12.2倍,其降低幅度与可靠性增长理论分析和试验结果基本吻合,再次验证了该可靠性增长方案及可靠性增长加速试验方案的有效性。通过优化设计、理论分析、试验验证与工程实践相结合的综合研究方法,实现了fast促动器可靠性的大幅增长,使促动器群系统可靠度提升了一个数量级,可为其他类似研究提供参考。

摘要：500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,fast)的馈源支撑系统是一个跨度巨大的柔索牵引并联机构,馈源舱由6根并联的钢索悬挂于空中,并随着6根钢索的同步收放在反射面上方大范围内缓慢运动。为研究到达服役年限后fast馈源支撑钢索及舱索连接锚具的剩余承载力,该文对达到5年设计使用年限后的fast馈源支撑钢索及舱索连接锚具进行了破断拉伸强度、拉伸疲劳试验。结果表明:在运行5年后,馈源支撑钢索及舱索连接锚具仍有足够的剩余承载力继续服役。该研究为今后馈源支撑钢索在适当的监测手段辅助下增加服役时间提供了试验依据。

摘要：该文介绍了500m口径球面射电望远镜(fivehundred-meter aperture spherical radio telescope,fast)反射面单元的组成和工作原理。对三角形单元的滑动故障和结构损伤原因进行了力学建模与分析,提出了免于故障和损伤的改进建议,包括3种自适应连接机构的新型布局、反射面单元故障判断方法和自适应连接机构设计改进等。该文力学模型可以帮助望远镜维护人员分析三角形反射面单元故障和损伤的主要原因,预测故障发生模式和可能发生故障的危险单元分布位置,从而有针对性地进行改进。该文有助于望远镜维护人员在日常巡检中通过目测手段,及时发现反射面单元的异常现象,防止问题继续恶化,有利于未来设备维护和更换。

摘要：500 m口径球面射地望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,fast)促动器液压系没有过滤设计,随着运行时间的增长,设备的油液清洁度等级普遍超过设计许用范围,对其可靠性和使用寿命构成严重影响。针对该问题,提出液压系统动态平衡过滤概念,建立促动器液压系统污染控制数学模型,结合促动器现有条件设计了外挂式过滤系统方案。Matlab软件仿真显示,安装外挂式过滤系统后,液压促动器经10次工作循环达到动态平衡,油液清洁度等级为NAS6级。样机试验表明,理论和试验结果一致性较好,验证了污染控制模型建立的准确性和外挂式过滤系统方案的有效性。通过理论分析与试验相结合的方法,为fast液压促动器油液污染问题处理提供了一种有效的外挂式过滤系统解决方案,也为类似液压系统油液污染控制研究提供参考。

摘要：作为建设在岩溶洼地中的大口径射电望远镜,我国的500 m口径球面射电望远镜(fast)已经完成调试,发现了超过一百颗脉冲星,取得了一系列科学成果.然而,一台单一的望远镜观测效能仍然有一定局限,通过在其周边建造一些其他望远镜将提升其观测效能,有助于取得更多科学成果.结合贵州岩溶地区洼地的形态分析,探讨了在该地区建设大型射电望远镜的一些设计方案.分析了洼地的形态、口径和深度等基本性质,讨论了建造射电望远镜的可能方案,包括中星仪巡天阵列、类全可动射电望远镜、口面倾斜射电望远镜和低频固定球面射电望远镜.简要分析了工程中面临的一些困难,计算了天区覆盖、灵敏度等基本参数,提出了适合这些望远镜的科学目标,包括脉冲星和快速射电暴搜寻以及射电变源研究.这些望远镜与fast的协同观测,将拓展fast的观测能力,有助于在时域天文学等领域取得更多科学成果.

摘要：针对fast促动器群的可靠性问题,提出群系统和群系统可靠性概念,建立以权重值为核心要义的群系统可靠性数学模型。结合fast,讨论促动器群系统权重值的实际意义,提出促动器权重值及其可用度的计算方法。依据模型,以促动器前期运行和维护数据为基础,计算促动器群系统在2019年3月至8月期间的平均可靠度为0.997 85。通过群系统可靠性理论模型,分析得到了群系统可靠性增长的原理:提高子系统平均无故障工作时间(Mean time between failures,MTBF),降低子系统平均故障修复时间(Mean time to repair,MTTR)。结合工程实际,提出促动器群系统可靠性增长方案:通过先进行多次局部可靠性增长设计和试验,最后集中一两次整体纠正设计和试验的最优性价比可靠性增长过程,以提高促动器MTBF;同时,开发基于故障预测与健康管理(Prognostic and health management,PHM)技术的智能故障诊断与预测系统,将促动器维护模式从被动式事后维护变为主动式状态维护,以降低促动器MTTR。群系统和群系统可靠性理论的建立为fast促动器群系统可靠性分析与可靠性增长研究提供了理论支撑,为其他类似群系统可靠性相关研究提供参考。

摘要：针对500m口径球面射电望远镜(five-hundredmeter aperture spherical radio telescope,fast)电磁环境保护的需求,开展无线电干扰(radio frequency interference,RFI)智能监测技术研究,包括干扰信号的探测识别和干扰源的高精度定位技术。在干扰信号的探测与识别方面,针对fast台址特性,采用多站点协同频谱感知技术来检测信号,并结合深度神经网络识别信号;在干扰源定位方面,采用基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)的定位技术,通过广义互相关法估计信号到达不同接收机的时间差,实现在低信噪比下的高精度定位。智能监测技术的研究为建立fast无线电干扰智能监测系统打下基础,并将为fast周边频谱管理和电磁环境保护工作提供支撑。

摘要：对直线缝隙天线进行了理论分析、仿真和优化设计,并制作出实验样机单元。从天线馈电部分分析入手,采用同轴探针馈电方式,内导体利用多个匹配环来改善工作带宽。与传统直线缝隙天线相比,天线主体增加了腔体缝隙结构,实现了天线样机4~12 GHz频段三个倍频程的带宽,E和H面方向图仿真与测试基本一致。全频段最大增益值在4~8 dBi之间,达到了宽带阵列天线的设计要求,为平方公里阵列射电望远镜馈源的应用提供了可能的选择。

摘要：500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,fast)位于贵州省黔南州偏远山区,利用喀斯特洼坑作为望远镜台址,建造世界第一大单口径射电望远镜。fast观测来自宇宙中遥远天体的微弱电磁信号,具有极高的灵敏度,易接收到来自望远镜自身设备及台址周边的电磁干扰。为此,要求台址电磁干扰水平极低。为实现科学观测目标,如何保持宁静的电磁环境是fast科学产出的重要基础条件。开展研究的主要保护措施包括:为切实保护fast良好的电磁环境,设立以fast台址为中心、半径30 km范围的电磁波宁静区是减弱干扰的首要步骤;其次,对望远镜自身及其周边的电子电气设备具有严格的电磁兼容要求,防止对望远镜产生干扰。通过有效的电磁兼容设计和电波环境保护措施,fast台址电波环境目前良好稳定。随着贵州省特别是黔南州经济发展,fast周边建设项目不断增加,针对与众多无线电通信业务和当地经济发展项目的协调问题,如何在科学需求和当地发展中实现平衡,是电磁波宁静区运行的核心课题。

摘要：通过对尖劈吸波材料的选型和优化设计,建造完成fast工程综合测试微波暗室。满足国家军用标准(GJB151B)和民用标准电磁兼容测试要求,在500 MHz以上频段满足天线测试环境要求,可为500 m口径球面射电望远镜进行电磁兼容及天线性能测试提供所需的电磁环境和测试条件。通过有效消除外来的电磁波和各种内部反射干扰,以获得可靠规范的测试数据。该综合测试微波暗室可满足国标和相关国际标准的电磁兼容测试及天线测试需求,能实现3 m法和天线性能测试环境保障。