航空锂电池热失控燃爆火焰抑制阻火单元研究

摘要:航空锂电池系统热失控产生的燃爆火焰对机上周围设备、线路和结构的高温热冲击危害极大。构建波纹型阻火单元及其前后5 cm 流体域的仿真模型,通过分析热失控过程中温度和压力流通特性可知,阻火单元芯体孔高越大越有利于减少电池燃爆舱内部压力积聚,芯体孔高越小更利于热量吸收和限制热量逸出,厚度越大则对火焰的抑制和控制流体流动效果更显著。搭建锂电池热失控火焰抑制专用测试平台,通过实验对比不同结构参数阻火单元对锂电池热失控火焰的抑制效果,芯体孔高侧重干预热量传递以及高能碎片的阻隔效果,0.6、0.9、1.2 mm 芯体孔高阻火单元对排出气体温度的抑制效果最高分别可达到86.55%、76.80% 和80.93%;厚度对燃爆气体逸散路径与腔内压力平衡调节有重要影响,在芯体孔高分别为0.6、0.9、1.2 mm 的情况下,厚度每减少1 mm,压力参数峰值差分别会相应地增加250、190、120 Pa。综合仿真和实验分析,芯体孔高为0.9 mm、厚度为30 mm 的阻火单元对锂电池热失控燃爆火焰抑制效果最佳,能将电池燃爆舱环境温度从365.6℃降低至156.1℃,将阻火单元背火面温度从238.3℃降低至108.5℃,并避免了阻火单元堵塞或高能碎片逸散。

宽速域高压捕获翼气动构型及其跨声速气动特性

摘要:具备高超声速巡航能力的宽速域飞行器是近年来国内外的研究热点,然而,更宽的飞行速域给气动布局设计带来了巨大的挑战。为有效突破实用化升阻比与容积率之间的矛盾,基于高压捕获翼气动布局概念提出了一种具有大容积率特征的新型气动构型,仿真结果表明该构型在马赫数6. 0 条件下最大升阻比可达5. 89,相比于不带捕获翼的参考构型而言升阻比增量超过18%。在此基础上,重点针对马赫数0. 8 和1. 2 两个典型跨声速状态进行了数值仿真与分析。结果表明,相较参考构型,新型高压捕获翼气动构型在两种状态下的升力和阻力系数均有不同程度的增加。尽管升阻比有一定损失,但在整个宽速域范围内气动焦点的偏移量明显减小。在跨声速速域内焦点相对偏移量减小11. 1%,在跨声速至高超声速速域内焦点相对偏移量减小49. 9%。进一步分析表明,气动焦点偏移量的缩减主要是新增翼面与机身间的耦合作用所致。

基于失效物理的航空燃油齿轮泵滑动轴承全工况寿命预测与敏感度量化

摘要:航空燃油齿轮泵滑动轴承副的磨损失效是导致齿轮泵故障的主导因素,传统的滑动轴承寿命预测方法依赖大量试验数据,存在成本高昂、试验条件苛刻的局限性。提出了一种融合润滑磨损机理模型与主动学习的全载荷失效寿命评估方法,考虑了温度、弹性形变、粗糙表面影响,与加工和服役中的不确定性,构建了滑动轴承润滑磨损仿真模型,以表征轴承润滑特性与动态磨损行为;采用结合主动学习方法优化累积概率函数的学习预测过程,以显著降低样本需求,实现全载荷工况下失效概率与寿命分布的高效评估;通过矩独立敏感度分析给出了各不确定性因素对寿命的影响机制。研究表明:随着磨损深度的增加,磨损深度与轴承润滑特性显著关联,可以作为衡量滑动轴承性能退化程度的失效判据。主动学习方法所获取的轴承寿命分布显示,滑动轴承的失效主要发生在工作约687. 88 h 和859. 60 h 处,且其总寿命不会超过900 h。此外,分析敏感度发现轴承间隙随机公差的敏感度为0. 998 201,间隙随机公差对轴承寿命的影响大于泵出口随机压力脉动。所提供的机理模型可用于燃油齿轮泵寿命预测与结构优化,能为航空燃油齿轮泵长寿命与高可靠性设计提供理论支持与工程指导。

智能惯性导航系统:研究动态与未来发展方向

摘要:智能惯性导航系统是一种以惯性导航系统为基础,在系统内的一个或多个技术环节中引入智能算法,在保证惯导自主性优势的前提下提升其导航精度和性能。首先系统梳理了国内外智能惯性导航系统相关的发展现状,对智能惯性导航系统研究动态展开分析;其次总结了器件层面和系统层面的技术发展方向,分析了目前智能惯导技术发展所面临的主要问题,阐述了智能惯导系统研究涉及的关键技术;最后简要给出未来智能惯导系统需关注的研究方向。

迈向智能驱动的高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究新范式

摘要:新一代高超声速飞行器因高马赫数、长飞行时间、过载大的特性,面临着极端气动加热与复杂力学环境,对减阻与降热性能提出了严峻挑战。聚焦高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究方法,系统评述该领域的研究进展及其范式转型路径。全面梳理了传统研究范式——实验、理论与数值方法的发展现状,并揭示核心挑战:实验数据稀疏性与多场耦合测量瓶颈、数值模拟的“精度-效率”权衡困境以及多尺度耦合建模理论与方法缺失。基于这些挑战,提出了以数据驱动、物理信息融合和多尺度耦合为核心的智能化科研新范式,并归纳了其技术分类与前沿进展。通过流体力学场景中的应用案例,深入分析了该新范式的创新机制及其在解决传统研究范式挑战中的优势和潜在应用思路。旨在通过对智能化科研新范式的深入洞察,激发研究人员的兴趣,推动高超声速飞行器减阻降热研究的持续发展与范式跃迁,为后续提升新一代高超声速飞行器的减阻降热性能提供重要的参考与启示。

MXene基复合材料在航空领域应用的研究进展

摘要:作为一种新兴的二维纳米材料,MXene凭借其独特的理化特性,如高导电性、大比表面积、优异的亲水性和活性表面等,近年来被逐步应用于航空领域。本文首先介绍了MXene的主要制备方法,如氢氟酸刻蚀法、原位生成氢氟酸刻蚀法、熔融盐刻蚀法、电化学刻蚀法、碱刻蚀法等。其次,总结分析了MXene及其复合材料在航空领域用作电磁屏蔽材料、吸波材料、防/除冰材料、防雷击材料和传感材料等方面的研究成果。最后,对MXene在航空领域未来的发展方向和面临的主要挑战进行了展望。

我国航空航天领域装备研制进展与展望

摘要:航空航天产业是国家战略性新兴产业的典型代表,相关装备发展既依托科技积淀与工业根基,也引领带动整体科技与制造体系的升级。本文梳理了过去10 年我国航空航天领域装备的代表性进展,研判了我国航空航天领域装备的整体格局与发展方向并进一步提出发展举措建议。我国航空航天领域装备研制进展表现在:军用航空的装备跨代升级与体系化探索、民用航空的自主研制与规模化商业运营、航空动力的核心技术攻关与保障能力建设、无人机系统的体系化发展与智能化演进,航天重大工程取得举世瞩目成就、运载火箭能力跃居世界前列、卫星及应用体系达到国际先进水平、商业航天蓬勃发展。我国航空航天领域装备发展方向为:先进飞行器的效能提升与构型多元化,先进动力的高效、低碳与多模式融合,先进机载系统的智联化、电气化与集成化,先进工业技术方面的材料革新、数智制造与软件生态构建,先进使能技术方面的全域感知、泛在互联与人工智能赋能;进出空间航班化、利用空间云网化、探索空间全域化。后续,可在构建数字赋能的正向设计能力、建立柔性高效的现代化智能制造体系、发展韧性强劲的航空航天产业链群、完善适应新业态的监管体系并参与国际标准制定、筑牢工程导向的基础研究等方面采取行动,推动我国航空航天领域装备高质量发展。

太空金属增材制造研究进展

摘要:人类在探索太空的路上不断前行,从太空飞行到登陆火星、月球等地外行星,人类的航天事业取得了巨大成就。与此同时, 建设地外行星基地以及修复与替换空间站和卫星零部件的需求也与日俱增。增材制造技术因其设计与制造的自由度高,在太空中制造领域具有广泛的应用前景。然而,太空中真空、微重力、粒子辐射、冷热温差等极端环境对太空增材制造技术造成了巨大的困难与挑战。目前,大部分太空增材的研究主要集中于非金属材料。介绍了太空金属增材制造技术的种类、实验方法以及制造过程与服役性能面临的挑战, 为太空金属增材制造领域的发展提供参考。

航空航天用Al-Li合金强韧化研究进展

摘要:Al-Li合金因其在实现航空航天领域结构件的轻量化生产中的卓越表现而备受关注。回顾了国内外Al-Li 合金的研发历程,介绍了其在航空航天领域的实际应用概况。总结了Al-Li 合金的主要制备技术,并深入探讨了微合金化技术、形变热处理技术和表面改性技术对Al-Li 合金力学性能的影响,分析了Al-Li 合金对应的强化机制。最后,对Al-Li 合金的强韧化研究进行了展望。

航空领域含孔结构挤压强化工具的研究进展

摘要:随着航空工业的快速发展,结构部件疲劳失效问题日益突出,特别是孔部位因应力集中而成为主要薄弱环节。孔挤压强化技术通过对孔壁施加径向压力,在孔壁表层引入残余压应力,已广泛应用于航空领域含孔结构的抗疲劳性能提升。本文系统综述了孔挤压强化工具的研发历程,重点分析了芯棒设计参数(挤压率、锥角及工作段)对残余应力分布、微观组织与疲劳寿命的影响。最后,本文对挤压工具机理深化、结构设计及优化等发展方向提出展望,为航空孔强化技术的优化提供参考。