航空发动机及燃气轮机热障涂层高温腐蚀与防护

摘要:热障涂层是航空发动机及燃气轮机热端部件的关键热防护技术。随着热障涂层技术的发展,发动机的工作温度大幅提升,燃油效率和推重比显著提高,但热障涂层却面临日趋严重的高温腐蚀问题,包括环境沉积物(主要成分为CaO,MgO,Al2O3和SiO2,简称CMAS)腐蚀、熔盐腐蚀以及CMAS和熔盐的耦合腐蚀,它们会导致热障涂层过早失效,严重威胁航空发动机和燃气轮机的安全运行。本文综述了CMAS、熔盐、CMAS+熔盐等腐蚀问题的产生和腐蚀机理,重点从新型抗腐蚀热障涂层材料开发、涂层结构设计两方面总结了国内外在抗高温腐蚀热障涂层方面的研究进展。通过全面梳理高温下热障涂层的腐蚀问题及防护方法,展望了未来抗高温腐蚀长寿命热障涂层的研究方向。

热障涂层金属粘结层制备与研究进展

摘要:热障涂层是航空发动机和地面燃气轮机提升工作效率、延长服役寿命的关键技术和重要手段。粘结层作为热障涂层系统中的重要组成部分,一方面可缓解陶瓷层和高温合金基体间的热不匹配应力,提高热障涂层系统热稳定性;另一方面,高温下通过生长一层致密且连续的Al2O3层,保护合金基体免受氧化和腐蚀。因此,粘结层性能直接决定了热障涂层系统的服役寿命。本文系统总结了传统粘结层材料、制备方法及其优缺点等方面的研究进展,同时介绍了新型高熵合金粘结层体系,重点关注其成分设计、结构及抗氧化性能等方面的研究现状及不足。最后,对粘结层材料的研究方向进行了展望。

适用于航空热管理的相变材料研究进展

摘要:航空领域的热管理至关重要,良好的热管理可以提高设备能效,提升系统的稳定性和可靠性。本文阐述了航空领域进行热管理应用的需求,分析了利用相变材料辅助热管理的优势,指明了当前航空领域热管理所需相变材料热物理性能面临的挑战。本文梳理了通过多种方法对相变材料热性能进行优化的方案,重点讨论了分子设计、共晶混合、分散添加剂和封装技术等用于制备复合相变材料的策略及其性能提升效果。同时,介绍了相变材料常用的换热性能测试和仿真方法。现有研究存在的主要问题是相变材料的分子设计和部分共晶混合缺乏系统化理论或模型指导。未来,结合机器学习、量子化学计算和分子动力学模拟等方法有望得到更理想的设计方法。通过综述相变材料在航空热管理领域应用的研究进展,期望为相关材料的设计、制备和性能验证提供指导和启示。

固体发动机增材制造技术研究进展及应用展望

摘要:近年来金属材料、连续纤维增强复合材料、固体推进剂材料增材制造技术发展迅速,国外已经率先实现了固体发动机增材制造的工程化应用。概述了国内外固体发动机金属件增材制造、复合材料壳体增材制造、复合固体推进剂增材制造技术研究进展,结合增材制造技术优势,提出固体发动机增材制造技术未来应用设想。

太空制造技术的发展与思考

摘要:太空制造技术在深空探测以及未来航天活动中有广泛的应用前景,是各航天大国竞相发展的先进技术。本文从太空制造技术的发展背景及现实意义出发,阐述了太空制造技术内涵及体系构成,在此基础上梳理国内外在轨制造技术和地外天体原位制造技术的研究现状,从在轨制造材料、在轨增材制造、在轨等材制造、在轨连接与修复、在轨装配与检测、地外资源原位提取利用和地外天体设施原位建造等多个方面对太空制造技术发展重点进行了归纳总结,指出相关技术在当前发展过程中遇到的一系列技术挑战,并提炼出其未来的发展趋势。通过国内外太空制造技术发展历程及国内外研究差异性分析,从任务牵引、平台构建、标准制定三个方面给出了我国太空制造技术的发展建议,以期为太空制造技术发展布局提供有益参考。

机器视觉技术在航空装配中的应用现状与展望

摘要:机器视觉技术凭借其非接触、高精度和自动化的特点,在航空装配中得到了广泛应用。本文从视觉测量、视觉引导和视觉检测3 个方面综述了机器视觉技术在航空装配中的应用现状。视觉测量通过捕捉部件的图像信息实现位姿测量、外形尺寸检测及孔位精度控制,可以提高装配精度、减少装配错误。视觉引导通过图像分析准确判断装配机器人或其他设备的相对位姿,提高自动化程度。视觉检测用于识别装配过程中的错漏装、多余物以及装配损伤等问题,以确保最终产品的质量。在未来的航空装配领域中,视觉技术将结合其他传感器与人工智能技术构建数字化测量系统,进一步提升装配的效率和精度。

7000系超高强铝合金的发展及其航天工程化应用展望

文摘:回顾了7000系超高强铝合金在国内外的发展历程,并简要概述了几种典型铝合金在我国运载火箭中的应用实例。结合当前7000系铝合金在我国航天结构系统工程化应用的实际情况,分析了存在的问题,并据此提出了值得关注的研究方向及相关建议。

机器学习技术在航空材料领域的应用

摘要:机器学习技术在航空材料领域具有广阔的发展前景,并在材料选择、设计和优化等方面发挥着重要作用。首先简要论述机器学习技术在航空领域中的优势和潜力,概述机器学习的技术发展、算法类别和特征及其局限性,介绍机器学习在科学研究中,特别是复杂材料数据形式下的常规的或潜在的应用。其次,主要关注机器学习在航空材料领域的研究现状,探讨近年来利用机器学习辅助高温合金材料、高强度结构材料、热防护涂层材料及功能与智能材料的研究进展,并阐述机器学习驱动航空材料研究的策略和方法。最后,对机器学习辅助航空材料研发所面临的挑战进行展望,通过推动数据资源的开放共享、深化领域知识和物理规律在机器学习模型中的融合,以及不同类型数据的特征一致性转换,助力航空材料研究向大数据驱动的材料科学第四范式转型。

高温合金GH4169超声喷丸强化表征与热影响分析

摘要: 针对改善高温合金GH4169 表面完整性的问题,对高温合金GH4169 试样进行了超声喷丸和热暴露试验。首先,进行了覆盖率为98%~125%、喷丸强度为0.15 A和0.25 A的超声喷丸试验。然后,对试样分别进行了250、400、550 ℃的1 h 和10 h 的热暴露试验,最后研究了超声喷丸对高温合金GH4169 表面粗糙度、硬度、微观形貌和残余压应力的影响,并分析了热暴露后残余压应力的变化。研究结果表明,经超声喷丸后,高温合金GH4169 表面发生塑性变形,表层硬度显著提高。近表层晶粒细化明显,晶粒尺寸由表层至深度呈梯度分布,并在表层引入残余压应力。当喷丸强度从0.15 A提升至0.25 A时,晶粒细化程度提升了29%。高温合金GH4169 经过高温热暴露后,表层残余压应力发生热松弛,最大松弛速率发生在热暴露初期阶段,之后便趋于稳定,与热暴露时间无关。热暴露温度越高,近表层残余热松弛越剧烈,最大残余压应力深度位置越大。

太空探索技术公司运载火箭机构技术发展路线分析及启示

摘要:近年来,重复使用运载火箭的高速化发展和航天运输的商业化趋势对运载火箭机构技术的发展提出了迫切需求。美国太空探索技术(SpaceX)公司的机构技术经历了“猎鹰”系列运载火箭和超重-星舰运输系统的演进与验证,已获得了具有重要价值的实证结果。通过剖析SpaceX公司运载火箭机构技术的演化历程、发展路线及未来方向,揭示运载火箭重复使用需求下机构技术发展的关键要素。面向中国运载火箭复用化、商业化的发展,提出面向新功能需求的机构正向设计、面向新性能需求的机构系统优化、面向新产能需求的机构货架建设等的发展路线。