航空发动机结构健康状态监测与评估研究进展

摘要:随着我国航空装备技术及产业的迅速发展,航空发动机的健康状态监测、故障诊断、趋势预测与状态评估等技术对于保障发动机高性能、高稳定性、高可靠性工作至关重要。航空发动机结构健康监测能够在飞行试验和服役全过程中对发动机结构状态进行监测与评估,通过开展科学的故障诊断与隔离、结构健康趋势预测与状态评估,进而实现对发动机结构的视情维护,提升发动机可靠性、维护性与故障可控性,以及应对紧急状况的能力,同时降低发动机费效比。围绕航空发动机结构健康监测与评估技术,系统分析了发动机健康状态监测对于推进系统与飞行器健康、稳定、安全运行的必要性,对于提高装备执行任务完成率、降低全寿命周期的费效比的必要性;详细阐述了国内外发动机健康状态监测的研究现状,梳理了应用于航空发动机结构健康状态监测与评估研究的先进传感技术、监测系统与方法、典型故障特征提取方法与健康状态评估方法等的研究进展,并对航空发动机结构健康监测与评估技术的发展趋势进行了展望。

面向高端装备的高精度六自由度光栅干涉测量技术

摘要:光栅干涉仪以光栅栅距为测量基准,具有较强的抗环境干扰能力,并兼具精度高、分辨率高和自由度易扩展等优点,在光刻机、精密机床等高端制造装备中发挥着关键作用。系统综述六自由度光栅干涉测量技术的研究进展,依据技术特征将现有方案划分为位置敏感器件辅助测量和多读数头协同测量两类路线,深入分析不同技术路线的优势与局限性。在此基础上,展望六自由度光栅干涉测量系统的未来发展方向,期望为该领域理论体系的完善和技术创新提供参考,并助力相关应用领域实现高质量发展。

融合逻辑规则的井漏智能诊断模型研究及应用

摘要:海洋油气勘探开发正朝着深层、高压等领域迈进,复杂的地质条件和井下环境导致井漏风险频发,准确及时的井漏诊断对保障安全高效钻井至关重要。基于机器学习的井漏智能诊断技术能有效提高诊断准确性和时效性,但仍面临复杂工况下模型适应性和泛化能力不足而产生的虚警问题。为此,提出了一种融合逻辑规则的井漏智能诊断模型。融合井漏识别领域知识进行数据预处理并形成高质量井漏建模数据集,优选卷积神经网络和长短期记忆神经网络构建井漏时序智能诊断模型,提取井漏风险多参数复杂时序演化特征,模型在测试数据集上准确率为93. 7%,漏警率为4. 4%,虚警率为7. 8%。结合现场专家经验构建了一套基于关键参数变化趋势和速率分析计算的井漏逻辑识别规则,根据实际虚警情况对智能模型进行前置条件和输出结果双约束,降低正常工况误判和传感器数据波动导致的智能模型虚警,进一步提高模型的工程适用性。并通过渤海油田实钻井数据对受约束智能模型进行验证。研究结果表明:融合逻辑规则的井漏智能诊断模型与未约束模型相比,实际虚警频次可降低75%,且对井漏发生时的关键参数变化响应较快,能够先于人工发现井漏风险。所得结论可为海洋油气安全高效钻井提供坚实保障,助力实现智能化钻井。

索支撑光伏支架材料和荷载分项系数研究

摘要:索支撑光伏支架是一种新型的光伏电站支撑结构,具有大跨度、高净空等特点,在“渔光”“农光”电站中逐渐获得规模化应用。由于缺乏专有设计规范,索支撑光伏支架结构设计主要参考《索结构技术规程》(JGJ 257-2012) 和《光伏支架结构设计规程》(NB/T 10115−2018),材料和荷载分项系数取值的合理性仍需进一步深入讨论。基于概率极限状态可靠度理论,以国内某30 m 跨度索支撑光伏电站为案例,系统研究了材料和荷载分项系数取值问题。结果表明:依据《索结构技术规程》(JGJ 257−2012) 设计的索支撑光伏电站整体偏于保守,风荷载的分项系数取值偏低而索抗力分项系数取值偏高;索支撑光伏电站结构设计时,索抗力分项系数建议取值为1.2,自重荷载、预应力和风荷载的分项系数建议取值分别为1.1、1.1 和1.6。

金属铪力学性能及其影响因素的研究进展

摘要:铪(Hf)因其优异的耐高温性能、较大的中子吸收截面、良好的抗腐蚀能力以及优良的导热和导电性能,在核工业、高温合金、电子技术等领域具有重要的应用价值, 近年来受到国内外研究学者的广泛关注。然而, 由于铪属于密排六方(hcp)晶体结构,可独立启动的滑移系较少,导致其塑性变形能力较差,限制了其在更广泛领域的工程应用。本文综述了近年来金属铪力学性能的研究进展,重点阐述了杂质元素、塑性加工工艺以及热处理制度对铪力学行为的影响规律。首先,分析了非金属杂质及金属杂质对铪塑性变形机制的作用, 并总结了目前锆铪分离与提纯的主要工艺方法。在此基础上, 结合铪以柱面滑移和孪生为主的变形机制,梳理了其在热锻、热轧、冷轧等塑性加工过程中的变形行为与微观机制,重点讨论了加工过程中织构演化及其对力学性能的影响。考虑到铪对氧、 氮等气体元素具有较强的亲和力, 其热处理过程需在真空环境下进行以防止污染。本文从热力学与动力学角度探讨了真空热处理工艺对铪显微组织与力学性能的影响规律。最后, 对进一步提升金属铪力学性能的可行途径进行了总结与展望, 以期为高性能铪材料的开发与应用提供理论参考。

柔性隔热材料研究进展

摘要:柔性隔热材料凭借其可形变适应性和高效热防护特性,在建筑节能与极端热管理领域具有重要应用价值,但仍面临对热扩散率调控不足与高温稳定性薄弱的技术挑战。本文从有机/无机材料体系出发,系统解析了隔热机制设计原理、对高温环境耐受策略及柔韧性结构构筑基础,揭示了材料体系中柔性与热稳定性的固有矛盾。分析表明,传统静态隔热材料采用多孔结构降低密度以提升隔热性能的策略受制于对热扩散率调控不足的难题,而相变复合隔热材料通过提高热容可协同优化热导率与热扩散率,为解决热调制问题提供了新的技术路径。进一步介绍了柔性隔热材料在个人热防护、电池热管理及建筑节能等领域的典型应用,指出相变复合体系的工程适用性。针对当前柔性隔热材料高温稳定性不足、功能单一及耐久性有限等挑战,提出通过高焓值相变材料与有机-无机界面优化相结合,将形状记忆聚合物与吸附催化功能相结合,以实现其多场景适应性,并结合先进表征技术增加材料服役寿命,为柔性隔热材料的智能化发展指明方向。

氧化铝纳米纤维的制备及其应用研究进展

摘要:氧化铝纳米纤维作为一种重要的无机纳米材料,因其具有优异的热稳定性、高熔点、低导热性和高化学稳定性等优点,引起科研人员广泛关注。文章主要介绍氧化铝纳米纤维的3种制备方法,包括静电纺丝法、溶液吹纺法和离心纺丝法,并分别对比这3种制备方法的优缺点。当前,静电纺丝法仍是氧化铝纳米纤维最主流的制备方法,特别是多针头与无针头静电纺丝技术的发展,有效解决氧化铝纳米纤维产量不足的问题,而溶液吹纺法和离心纺丝法在一些满足产品特定需求的应用场景有望取代静电纺丝法。此外,文章还重点介绍近几年氧化铝纳米纤维在高温隔热、储能和催化等领域的应用研究进展。最后,对氧化铝纳米纤维制备技术与应用领域的未来发展趋势进行展望。

面向减阻与高效集气的超低轨道卫星进气道气动外形优化

摘要:超低轨道卫星因其在对地观测分辨率和通信链路损耗方面的天然优势而备受关注, 但该区域随高度降低急剧增加的大气密度带来了严峻的气动阻力与原子氧剥蚀挑战, 严重制约了卫星的在轨寿命. 吸气式电推进系统通过原位利用大气分子作为工质, 理论上可实现卫星的超长寿命周期, 但其性能发挥高度依赖于进气道捕获效率与卫星气动减阻的协同设计. 针对高层稀薄流场中气动−进气一体化设计计算耗时大且多参数共同作用的问题, 本文通过引入基于集束搜索策略的改进自动核构造高斯过程回归方法, 利用小样本数据构建高精度代理模型的优势, 有效克服了对海量高保真仿真的依赖, 实现了复杂设计空间的快速迭代寻优. 首先建立包含抛物线型进气道、卫星主体及太阳帆板的参数化几何模型. 为克服直接模拟蒙特卡罗方法在稀薄流场计算中高昂的时间成本, 引入改进的自动核构造高斯过程回归代理模型构建方法, 利用集束搜索替代传统的贪婪搜索,通过多路径保留机制显著增强了对核空间的全局搜索能力, 实现了对气动性能高保真数据的精确拟合( R2 > 0.92).在此基础上, 结合非支配排序遗传算法开展多目标寻优, 系统探究了关键几何参数对气动阻力、进气收集效率及压缩比的综合影响机制, 揭示了进气道出口半径与流道长度的主导作用以及“短主体、长流道、大收缩比”的一体化设计准则. 研究结果表明, 优化后的构型综合性能显著提升: 在迎风阻力降低40.55% 的同时, 进气收集效率与气体压缩比分别提高了24.74% 和31.11%. 基于优化构型的长期在轨飞行可行性验证证实, 系统推阻比由初始的0.98 提升至1.69, 成功突破了推阻平衡临界点. 轨道动力学分析进一步验证了该构型不仅支持176 km高度圆轨道的稳定运行, 还具备在近地点低至146 km 椭圆轨道执行任务的能力, 为长寿命超低轨卫星的总体设计提供了可复现的工程设计流程.

基于超快相干极紫外光源的半导体量检测技术

摘要:近些年,随着光刻工艺节点越来越小,先进光刻对于新的量检测工具提出了新的需求,基于短波长、高亮度、相干极紫外(EUV)光源的量检测技术成为一个重要的研究方向。本文回顾了基于极紫外光源的量检测技术如相干衍射成像、散射量测以及瞬态光栅等的研究现状及其在先进光刻工艺中的应用前景。