气动推力矢量喷管研究近况和发展趋势

摘要:推力矢量技术是未来飞行器特别是高机动飞行器的关键技术,其核心部件是推力矢量喷管。气动推力矢量喷管通过流动控制实现喷管出口气流偏转,具有革命性优势,并可进一步衍生出短距/垂直起降、反推等多种功能以适应更丰富的应用场景。通过数十年的研究,气动推力矢量喷管逐步经历了概念设想、初步探索、机理研究和工程实验等阶段,其技术成熟度不断提高,正朝着初步工程应用发展。着重介绍了近年来具有代表性的国内外研究人员在多种气动推力矢量喷管上的研究成果,探讨了气动推力矢量喷管的发展趋势和未来研究重点,指出需要进一步加强内部流场的机理研究,攻克包含多目标、多学科综合优化和飞行器、发动机与气动推力矢量喷管的整机匹配等在内的关键技术,推进工程应用,以期为气动推力矢量喷管技术的应用提供参考。

极地海冰观测卫星的发展现状与展望

摘要:极地海冰以其对全球气候变化的重要影响,使得准确获取海冰多要素信息成为极区观测的核心任务。卫星是极地海冰监测的主要技术手段,已被国内外广泛应用于极地海冰的观测。阐明当前国内外极地海冰卫星遥感的现状,对于未来极区海冰新遥感传感器的研制具有重要的指导意义。首先梳理了目前国内外具备极地海冰信息获取能力且在轨运行的卫星信息,在此基础上,综述了基于卫星数据在极地海冰观测中的主要应用进展。最后,指出现有全球对地观测体系对极地海冰信息观测的不足,并提出了我国后续极地海冰观测的发展建议。

超润滑薄膜研究进展及在航天领域的应用展望

摘要:固体润滑薄膜以其非挥发性和宽温域适应性,成为空间机构极端环境长效运行的核心保障。近年来,超润滑技术实现从基础研究到宏观尺度的突破,虽未达理论零摩擦,但其在航天领域的技术优势显著。本文聚焦航天领域特殊工况,系统分析过渡金属二硫化物(TMDs)和氢化类金刚石碳(H-DLC)薄膜的超润滑机制,阐明实现宏观尺度超润滑的关键科学问题与技术挑战。TMDs 需满足原子级洁净界面、范德华主导机制及非公度接触三大本征条件,通过超晶格异质界面工程、多层梯度薄膜构筑等创新策略,使MoS2 在宏观尺度下也具备超润滑特性;H-DLC 真空超润滑依赖碳原子氢钝化效应,通过氢含量调控、元素掺杂及多层复合结构设计解决氢脱附引发的失效问题。建议分阶段推进超润滑固体薄膜技术在航天工程中的应用,在技术发展初期阶段,首先选择一次性机构(压紧释放机构、展开机构),逐步拓展至长寿命连续运行机构,通过持续迭代优化,推动超润滑技术成为新一代航天器的核心支撑技术。

热处理对激光熔覆高Co-Ni钢涂层组织和性能的影响

摘要:研究了热处理对激光熔覆高Co-Ni钢涂层组织和显微硬度的影响。通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱,分析了涂层的微观组织,采用维氏硬度仪测试了涂层的显微硬度。结果表明,当热处理温度从200℃提高至600℃时,晶界残余奥氏体因发生分解反应而显著减少,针状M3C渗碳体和棒状M2C碳化物的数量则明显增加;经550℃和600℃热处理后,M2C碳化物均发生明显粗化。当热处理温度为200~400℃时,析出的细小M2C碳化物与基体有着良好的共格关系,故涂层的显微硬度值随着M2C碳化物增加而增加,当温度继续升至600℃时,M2C碳化物粗化,与基体失去共格关系,且基体中位错恢复,导致涂层的显微硬度急剧下降。

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。

航天复合材料结构健康监测技术应用进展

摘要:随着飞行器中复合材料的使用占比逐年增加,对其安全性的要求也日益严苛。复合材料的损伤部位隐蔽且情况复杂,使预测失效模式和使用寿命变得困难。因此,需要实时监测结构响应,收集状态信息,评估运行情况,判断损伤和剩余寿命,以确保飞行器结构的安全稳定运行。本文瞄准航天飞行器对复合材料结构健康监测的需求,首先简述了复合材料结构在典型飞行器结构应用情况以及复合材料结构健康监测技术的研究及应用情况,随后分别对常见的结构健康监测技术进行了详细的讨论,包括光纤传感监测技术、超声导波监测技术、声发射监测技术、机电阻抗监测法等技术的研究进展,接着针对结构健康监测技术在航天飞行器的各种结构如燃料贮箱结构、热防护结构、发动机结构以及机翼前缘结构等其他结构的应用情况进行了分析讨论,然后对典型的结构健康监测技术评估方法的研究进展进行了分析总结,最后讨论总结了航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势与面临的挑战。

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。

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。

高速柔性气动减速器关键技术研究进展

摘要:柔性气动减速技术是航天器高速进入地外天体或再入地球大气安全着陆的关键核心技术,随着中国载人航天和深空探测等重大任务的持续推进,航天器更快的进入速度和更重的载荷对于高速柔性气动减速器的需求日益迫切。而高速柔性气动减速器的力学模型兼具强非线性和强耦合特性,且涉及研究领域极广,如需考虑钝性和多孔结构的气动特性、非线性结构动力学、可压缩湍流、结构气动热及其相互耦合等问题。因此,开展高速柔性气动减速器的基础理论和关键技术研究具有极大的难度和复杂性但意义重大。首先对高速柔性气动减速器进行分类;然后分析梳理了高速柔性气动减速技术的技术内涵,并系统地回顾和综述了其关键技术的发展历史和研究进展;最后,对高速柔性气动减速器关键技术的未来发展方向和亟需解决的关键问题进行了总结展望。

起落架用高速火焰喷涂WC涂层覆盖高强钢海水环境腐蚀与开裂行为

摘要:为探究水陆两栖飞机用起落架材料海洋环境适应性及其失效机制。通过在热轧300M 高强钢表面制备高速火焰喷涂WC 涂层,使用电化学测试、盐雾实验、拉伸实验、疲劳实验,并通过SEM,EDS,XRD 以及CLSM 表征,开展其在人工海水环境中的腐蚀行为研究。研究结果表明,在pH 值为8. 2 的人工海水环境中,WC 涂层发生明显的钝化,具有较好的耐蚀性,这与在碱性环境下涂层中的Co 发生钝化有关。长周期电化学阻抗结果表明,浸泡28 天后,涂层耐蚀性上升,这与表面黏结剂形成的氧化物有关。与300M 基材相比,喷涂后的材料抗拉强度略微升高,这与涂层内部的残余应力释放有关,其在人工海水中的开裂主要受阳极溶解过程控制。随着预腐蚀时间的增加,材料的疲劳寿命发生明显降低,在预腐蚀过程中,环境中的腐蚀性介质进入涂层内部,增加了缺陷的数量,使得涂层提前发生失效,导致材料断裂敏感性增加。WC 涂层有较好的耐蚀性,拉伸过程中残余应力的释放使材料的抗拉强度略微升,经过预腐蚀后涂层提前发生失效,使得材料疲劳寿命降低。