航空异形截面导管内高压整体成形工艺分析

摘要:针对航空领域异形截面焊接导管面临的成形精度低、生产效率差且成本高等问题,以某异形截面导管零件作为研究目标,提出基于内高压成形的导管整体成形工艺方法。通过采用无内压预压弯成形、内高压压弯胀形和液压锻造整形3道成形工序对零件进行成形,通过有限元模拟和实验验证了所提出的工艺设计的可行性。研究结果表明:提出的基于内高压成形的导管整体成形工艺方法可以实现某航空异形截面导管整体成形,成形质量优异,最大减薄率6%,为此类航空异形截面导管的整体精密成形提供了可靠的技术支撑。

航空发动机及燃气轮机用关键材料的激光增材制造研究进展

摘要:增材制造技术可以突破传统工艺的加工和设计局限,实现高性能复杂结构零件的一体化直接成形,在航空发动机及燃气轮机(两机)领域有着巨大的应用潜力。针对镍基高温合金、钛基合金和高强度钢等3类合金,综述了激光工艺参数、成分改性以及外场作用下的微观组织特点和调控方法;比较分析了室温和高温条件下的典型力学性能特征,以及增材制造合金的工艺参数—微观结构—力学性能映射关系,并总结了上述材料在两机领域关键构件的增材制造应用现状和典型案例;展望了面向两机领域关键构件的新型增材制造技术、微观组织调控技术、专用合金体系以及增材制造过程稳定性研究,进一步推动增材制造技术在两机关键领域的推广和应用。

人工智能辅助空天新材料设计研究进展

摘要:极端的工作服役环境,是新一代航空航天材料面临的巨大挑战。传统的材料设计方法面临效率低、成本高、研发周期长等挑战,已严重制约航空航天材料的发展。空天新材料的研发亟需创新且高效精准的材料研发范式。人工智能(Artificial intelligence,AI)技术,尤其是机器学习和深度学习的迅猛进步,为航空航天材料研发提供了强有力的工具,可显著提升新材料设计效率和性能预测的准确性。本文系统综述了AI在航空航天材料领域的研究进展,首先介绍了AI 辅助的多尺度计算模拟与智能化试验,接着系统性地介绍了代理模型加速的材料优化设计方法和以大模型为核心的新型材料设计流程,并详细探讨了AI技术在合金材料、复合材料及超材料研发中的具体应用案例。最后,总结了AI辅助航空航天材料设计的优势与挑战,并对未来研究方向进行展望。

航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状

摘要:热障涂层是一种可以有效保障航空发动机涡轮叶片正常工作,同时显著提高其工作效率和服役时间的表面防护技术。热障涂层的性能在很大程度上影响叶片的承温和抗腐蚀能力,进而间接影响航空发动机的服役性能。涂层性能主要受其结构和材料2 个方面的影响。介绍了涂层结构的优缺点和研究进展,当前常见的结构形式有双层结构、多层结构和梯度结构;介绍了粘结层材料的研究进展;对陶瓷层材料的研究进展进行了详述,如YSZ 的掺杂改性、A2B2O7 型化合物、钙钛矿结构材料以及近年来兴起的几种高熵陶瓷材料,其中高熵陶瓷材料包括:高熵稀土钽酸盐、铝酸盐、锆/铪酸盐、磷酸盐、硅酸盐以及高熵稀土氧化物,分别从热导率、热膨胀系数、断裂韧性、热循环寿命和抗腐蚀能力等方面对其进行介绍;概述了热障涂层常见的几种失效形式如:TGO 失效、、CMAS 腐蚀以及高温烧结,并且对其发生机理进行简要的介绍;展望了热障涂层未来的发展趋势和方向。

航天用镍基高温合金及其激光增材制造研究现状

摘要:新型航天器用镍基高温合金部件呈现出复杂化、薄壁化、复合化、一体化的发展趋势,使得传统的铸造或锻造加工技术无法胜任。基于逐层堆积的激光增材制造(LAM)技术是实现这类复杂部件制备的理想解决方案,能够进一步赋予高温合金更高的价值,极大地推动航天装备的发展。首先介绍了航天领域常用的镍基高温合金种类,然后以研究最多的IN 718 和IN 625 合金为例,总结了镍基高温合金增材制造的研究现状:归纳了镍基高温合金增材制造工艺优化方法,表明增材制造综合加工图和实验设计方法是两种行之有效的方法;指出了增材制造镍基高温合金材料的微观组织特点,讨论了增材制造后续热处理对材料微观组织和力学性能的影响规律,表明增材制造技术极快速冷却的特点引起镍基高温合金材料内部存在普遍的局部微观偏析现象,导致常规热处理工艺不再是最优工艺;并通过5 个典型的增材制造镍基高温合金航天构件案例展示了增材制造技术的优势。在此基础上,针对镍基高温合金增材制造过程中存在的关键科学问题和技术难题,展望了增材制造镍基高温合金未来的研究方向。

航天器发动机耐高温复合材料支架设计与验证

摘要:针对第1代490N发动机复合材料支架和第2代490N发动机钛合金支架难以同时满足耐高温和轻量化双重要求的问题,设计一种应用耐高温双马树脂基复合材料的第2代490N发动机支架,并开展了分析验证和试验验证。验证结果表明:其能够承受各种复杂工况下的力、热载荷,相比第1代490N发动机复合材料支架,可将耐温能力由100℃提高至200℃,相比第2代490N发动机钛合金支架,可实现结构质量减小57.7%。耐高温复合材料支架已成功应用于多个航天器,可为航天器高质量发射和精确变轨提供可靠的技术保障。

镀铜石墨烯增强钛基复合材料的组织及性能研究

摘要:本实验通过超声搅拌加球磨的方式制备了镀铜石墨烯(GNPs)增强Ti6Al4V(TC4)钛基混合粉体,将粉体压制后采用微波烧结制备GNPs⁃Cu/Ti6Al4V复合材料。通过X 射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度、室温压缩和摩擦磨损等测试手段,研究了石墨烯含量对钛基复合材料微观组织及力学性能的影响。研究结果表明:各石墨烯含量的钛基复合材料均出现Ti2Cu、TiC相,当石墨烯含量为0.5%时出现GNPs相,且含量越高GNPs 相的峰越高。随着石墨烯含量增加,钛基复合材料的相对密度、显微硬度、室温压缩强度和耐磨性先增加后降低,其中石墨烯含量为0. 8%时复合材料的性能最好。与未加入石墨烯的Ti6Al4V 基体相比,石墨烯含量为0. 8%的GNPs⁃Cu/Ti6Al4V复合材料的显微硬度和压缩强度分别提高80.9%、69.9%。GNPs/Ti6Al4V和GNPs⁃Cu/Ti6Al4V 复合材料的压缩强度分别比Ti6Al4V 基体高33.2%和69.9%。微波烧结制备GNPs⁃Cu/Ti6Al4V 复合材料的压缩强度分别比真空烧结和热压烧结高41.6%、22.9%。GNPs⁃Cu/Ti6Al4V复合材料的磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损共存。

面向高马赫数固体超燃的液氨冷却特性

摘要: 拟使用液氨作为新型氮基燃料再生冷却剂,考虑超燃冲压发动机真实工作温度和压力参数,建立三维流动传热裂解模型, 分析液氨流动传热特性, 并与传统碳氢燃料进行对比。利用PR 状态方程和Chung 方法,描述液氨和正癸烷的物性参数;基于Lee 蒸发模型,计算冷却剂的相变;基于液氨与正癸烷的简化裂解机理,建立再生冷却通道中流体的流动传热裂解模型。数值研究了不同温度、压力下液氨的流动传热特性;对比分析相同条件下,液氨与碳氢燃料的热沉规律。结果表明液氨传热能力随压力上升而提升,压力由3 MPa 提升至17 MPa 时,平均表面传热系数增幅8.02%;相同质量流量下,以液氨作为冷却剂将大幅提升冷却能力,非裂解区最高壁温降幅度36.3%,裂解区为9.1%。

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。

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。