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各自随机(即动态)现象微观控制原理和技术研发

投稿时间:2017-09-30 13:37 投稿人:黄吉顺 【字号: 访问量:

本人黄吉顺为中科大力学系65年毕业生,从事各自随机(即动态)现象微观控制原理和技术的研发工作。

微观控制以一定大小即“能量”的随机作用,当作用方向与时机即“相位”或作用过程长短与快慢节奏即“频率”不同、作用效果差异悬殊为客观依据,对随机现象实施相位、频率、能量“三要素”统筹控制;克服现有学术控制要素缺失,只能利用随机现象宏观表现“正能量”、无法深入谐波机理,难以积极利用耗能机制中蕴藏的巨大“暗能量”等缺陷,以显著提高随机现象能量利用率及其控制能力和效益。

大二体育课学太极拳“推手”曾悟到:“能量脉动运用、掌控脉动节奏,实施相位、频率和能量三要素统筹控制,是太极拳‘以弱制强’的力学奥妙所在”;经郭永怀先生启发得知:频谱是克服时域宏观状态无法表述随机现象相位与频率特征、实施三要素统筹微观控制的最佳手段,现有学术继续发展、实现犹如太极拳“四两拨千斤”控制能力和效益,必须破译微观控制基础理论;宜选择爆炸力学为“突破口”、并协助我由工程热物理改学爆炸力学专业。

微观控制理念是将随机过程视作由不同频率谐波成分所组成,每个谐波成分的相位与能量特征按频率高低排列图谱,称“相位频谱密度”和“能量频谱密度”、并用作三要素统筹控制参数。

微观控制原理和技术是依据频谱生成变化关系和规律等,运用随机现象时域宏观状态、调控相位与能量谱密度的频域分布和匹配状态,通过理顺机理中内在关系实施暗能量“变害为利”尽可能转化为正能量重新加以利用。

频谱诞生于1807年未能给出其中力学关系,寻求随机现象“连续谱”中数量无限谐波成分间的交叉作用关系和规律无从下手,频谱生成变化关系和规律用现有理论或试验研究方法均难直接破译,故少有人研究这项基础理论、频谱至今无法用于控制随机现象。

该业余探索由朱兆祥先生指导,基于“实践出真知”哲理要求必须深入工程爆破实践,从中寻求频谱与爆炸随机现象行为能力和效果间的内在联系,及看似“无解”的频谱生成变化关系和规律等,是迅速获取研究突破的“奥秘”所在。

研究“突破点”选定在推导破译频谱“辩证”力学内涵,首先解决不同场合中谐波成分力学功能不确定难题;通过创建“频域三分法”按谐波成分力学行为即相位差异划分频段,使连续谱中数量无限谐波成分间交叉作用关系分析顺利实施并高度简化,成功掌握其中的相互关系、作用规律、能量耗损方式与剧烈程度,发现随机现象宏观表现正能量的同时、机理中还伴生有暗能量,实验显示暗能量的数量和潜在行为能力并不亚于正能量,随机过程愈剧烈暗能量的数量和潜在行为能力愈惊人,暗能量的来源已作为向正能量转化的“切入点”。从爆破实践:归纳出三种主要宏观力学效应和两种过渡力学效应,及其显现时空特征、包容规律、与频谱的内在联系;经“去伪存真”捕捉到“爆炸频谱生成趋势与初始条件间的变化因果对应关系”,从该杂乱无章对应关系中找出暗含的内在联系、建立数理方程推导破译频谱生成变化规律;再比照“延期爆破”力学雏形整合出:以能量脉动运用掌控脉动节奏为理顺机理内在关系主要调控手段,借助暗能量的转化和再利用对爆炸随机作用全程、实施三要素统筹微观控制的谱控原理和技术。

复杂环境苛刻条件下不同类型与规模的数十项爆破验证工程中,实现的地表振动速度安全幅值较现行《爆破安全规程》标准已提高10倍(安全上限仍未找到),安全爆破强度、规模、工效、进度大幅度提高,同比炸药单耗降低约30%;用于本构关系实验用高速气炮技术改造,使高速碰撞易损部件寿命延长10倍以上;“ABS非抱死刹车技术”是脉动使用能量效率更高的佐证(运用谱控技术有望继续减少刹车距离)。证实微观控制原理和技术的科学性、可行性与技术威力。

“瞬态随机”爆炸微观控制原理和技术已拓展到“一般随机”现象中,归纳出“正向”、“反向”和“削、配谱”谱控技术,以满足不同学术场合微观控制的需求;试探性学术延伸惊喜不断如:

向热力学延伸找到:改变好坏热能成分盲目混杂使用现状,将超高频“低效”热能与低频“有害”热能尽可能向“高效”高频成分中汇聚、提高热驱动力的能源生产使用新模式。看到:能源科技革命的技术新途径;现有锅炉、汽轮机、燃汽轮机、冲压与航空发动机、导弹与火箭发动机、内燃机等热能装置,实施谱控技术改造显著提高输出功率或节能,减少尾气排放温度、热踪迹、工作噪声、污染物排放量的方法与前景。

向电工学延伸找到:研发“电能谱控器”智能调控优化供电内在性能品质、将有限电能尽可能集聚在用电“刀刃”上的方法,较现行变频供电有望成倍提高节电效益,并明显减少用电发热现象,改善用电设施技术性能如:提高既有计算机运算速度,及电动机(如高铁)、电磁(如航母电磁弹射器)、激光、电加热、家电与照明设施的输出功率或节电,延长蓄电池供电时间及电动车行驶里程,减少高压输变电线路耗能等。

向气动或流体力学延伸看到:运用“配谱技术”主动减少飞机与高铁列车运行气动阻力、或船舶与潜艇航行水动阻力,进一步节能、提速、增程的可行性。

向结构动力学延伸看到:配合“区域地震预警系统”开发“智能配谱减震”装置,同比减轻既有高层建筑与大型公用设施地震响应程度,及综合治理“疲劳损伤”与“共振灾害”的可行性;或意外冲撞中降低汽车毁损程度与乘员“惯性冲力”提高驾乘安全性,提升飞行员“过载”驾驭能力及油田抽油机生产效率的方法。实验显示运用“削谱技术”有望显著提升既有装甲抗爆防护能力。

向“声学”延伸,有望改变现有声学无法掌控噪声的相位特征、随机降噪措施乏力等现状;看到:继续提升潜艇“无轴泵喷推进器”等既有动力装置的静音水平,积极应对潜艇“流体噪声”,开发“水声谱调控技术”主动改变舰船既有音纹频谱本底特征、提高隐蔽突航能力,利用海中水声通道开发“水声频谱电报技术”、无需借助卫星解决潜艇远距离快速隐蔽通信联络难题的可能性。

依据爆破远区异常震损机理经“片段”爆炸模拟验证,初步掌握:多元化战斗部延时爆炸及其能量“二次利用”等,可将50% 以上爆炸能量伴随地面冲击毁伤转化为低频、及对远区大范围地表激震时谱能(谐波成分携带能量)放大近千倍的极低频成分中,使爆炸冲击、振动、地震和过渡效应的力学毁伤在不同半径范围内依次充分显现,呈数量级提高比威力的“地震效应谱控核武器”爆炸控制“八项技术要诀”。看到:毁伤半径>4千米的“地震效应常规谱控武器”俗称“亚核”问世的可行性;无需核爆炸试验研发不同效应类型谱控核武器的方法;东风-5B、东风-41等多弹头机动分导弹道导弹核战斗部,及常规导弹战斗部与炮炸弹分别实施谱控技术改造的可行性与技术前景。

学术延伸探索仍在扩展中,并需继续深入研究、验证、完善与应用开发。

国内其它单位尚未开展此项研究;国际核大国及以色列围绕低当量核武器提高比威力秘密研究该基础理论多年、未见突破迹象。

综上所述,可为“万众创新”提供理论和技术依据,有望促进国防科技与高端制造技术发展、工业技术转型与提升国家综合实力,承载着众多学术继续发展希望的微观控制基础理论研发工作,值得中科院在“率先行动”中关注,使之成为我国引领世界科技发展新潮流的得力“抓手”。

该学术敏感性较高探索成果尚未公开,若有需要可无偿提供給中科院“立志于国内发展”同志参考。

北京金峰伦频谱控制技术开发公司 

黄吉顺(13520183006)