智能飞行汽车关键技术及发展趋势

摘要:城市立体交通是未来智慧出行发展的热点方向, 近年来受到了广泛的关注。作为城市立体交通的载体, 智能飞行汽车融合了飞机与汽车两种运动模态, 能够灵活地在空中与地面进行切换。本文介绍了智能飞行汽车的背景、历史与现状, 阐述了其与城市空中交通载具的区别, 分析与讨论了飞行汽车的系统设计, 并介绍了智能飞行汽车的关键技术创新, 包括动力技术和机电总体设计、多模态切换、模块复用与飞车脑认知等。重点讨论了飞行汽车的智能化技术, 包括近地感知、决策与规划、智能控制与智能通信系统的关键技术与瓶颈。最后, 结合现有技术, 对智能飞行汽车的技术进行了剖析, 并讨论了潜在的解决方案与发展趋势。

飞机柔性装配技术研究现状与发展趋势

摘要:飞机柔性装配技术因其较高的装配效率、精度和灵活性,已成为航空制造业数字化转型的关键组成部分。文章首先从国内外航空企业、科研机构的角度,重点从数字化测量、柔性对接装配及自动化钻铆3 个方面,评述了飞机柔性装配技术的研究与应用现状。其次,总结了飞机柔性装配的三大关键技术,即大空间高精度测量、柔性工装调姿定位与自动钻铆离线编程,并深入探讨了相关理论技术研究现状。最后,结合人工智能与大数据、数字孪生、物联网等新技术,对飞机柔性装配的发展趋势进行了展望。未来,柔性装配技术在提升飞机装配质量和效率方面将发挥更大的作用。

电能航空动力技术发展研究

摘要:电能航空动力技术开启了航空领域新一轮创新与变革热潮,是推进航空业绿色发展、应对全球环境挑战的重要举措。本文系统论述了国内外电动航空器的研究进展,分析了我国电能航空动力技术与国外的差距,明晰了我国电动航空器研制所面临的技术挑战;进一步梳理了电能航空动力四大关键技术:长寿命高能量密度电池技术、高效高功重比电机推进技术、能量综合管理技术和高升阻比气动布局设计技术,分析了各关键技术的产业特征和研究现状,阐明了各关键技术的发展方向和亟待解决的基础技术问题;构建了电能航空动力飞机性能评估模型,分析了电池能量密度、电机功率密度、电机效率和飞机升阻比等关键技术参数对电动航空器性能的影响,评估了电能航空动力技术在轻小型城市空运飞机、区域通勤飞机和小型支线飞机上的工程实用性。研究建议,电能航空动力技术发展应充分利用我国拥有的新能源产业的技术积累和先进工业基础,考虑高能量密度储能电池、高效能推进系统等关键部件的现有性能与未来提升需求,以城市空运、区域通勤、支线飞机为路径制定发展战略规划,逐步拓展电能航空动力技术在民航运输中的应用,助力我国实现碳达峰、碳中和目标。

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。

高强韧铍铝合金界面结构调控研究进展

摘要:铍铝合金因具有轻质、高比刚度、高比强度等优异性能,有望成为我国新一代航空航天装备轻量化的关键材料。但铍与铝室温下相互固溶度低且无金属间化合物生成,界面结合差,制约了铍铝合金强塑性性能的提升。本文综述了铍铝合金界面结构调控的研究现状,包括铍-铝界面结构特性、铍相形貌、BeO调控及基体合金化,并重点讨论了以基体合金化成分设计来调控铍-铝界面结构的相关研究进展,期望为铍铝合金及相似体系的材料成分设计优化和性能提升研究提供参考与借鉴。

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。

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。

智能航空发动机——本体智能化技术概述

摘要:智能化能提升什么、智能化的核心技术是什么、智能化靠什么实现,是目前在航空发动机领域应用智能技术面临的三个核心问题。本文从理解智能化思维与传统思维模式区别的角度去阐明上述三大问题,梳理航空发动机本体智能化的功能效用、核心技术和实现途径。通过文献梳理,总结出智能航空发动机与传统航空发动机的最大区别,即不在于结构和工作原理上的改变,而在于通过智能手段对数据利用的广度、深度和速度。可以进一步理解为,智能航空发动机摆脱了机械思维模式下追求参数因果关系的技术思路,转而追求大数据、多维度、高实时下的多源异构信息的关联性,从而能在常规技术水平下发挥出航空发动机的最佳性能,在新技术的匹配下更能实现发动机的性能跨越。

纤维多孔陶瓷的研究进展

摘要:纤维多孔陶瓷是利用黏结剂将随机分布的陶瓷纤维进行黏接,形成具有鸟巢形态的多孔材料,内部具有大量三维联通孔,其具有轻质、高气孔率、高比表面积、高效隔热的特性。纤维多孔陶瓷为飞行器提供良好热防护效果的同时,可明显减轻其质量,降低发射成本,是航天器大面积热防护系统极具潜力的候选材料。本文主要对近年来纤维多孔陶瓷材料有关纤维骨架、黏结剂、制备方法,以及其在性能优化等方面的研究工作进行了梳理、总结,展望纤维多孔陶瓷在多重热防护方式、集成化及工程化等方面的发展。

折纸超材料及其在航空航天领域的应用与展望

摘要:随着航空航天技术的快速发展,未来航天器对结构、性能和功能的要求愈加严苛,轻量化、高强度、具备多功能和多模态变形能力的材料设计成为关键需求。折纸超材料因其独特的几何设计和力学特性,具有可重构、多稳态和能量吸收的特性,已成为航空航天领域的研究热点。这类材料通过精密折叠结构,结合现代数学建模与材料科学,具备可调控变形、轻量化、易展开与回缩等优势。在航天领域,折纸超材料不仅可应用于可展开结构(如天线、太阳能帆板等),还在减震、吸能、防护等方面展现出潜力。折纸超材料的可编程几何特性赋予航天器自适应变形能力,能应对太空环境中的外部压力和温度变化,提升结构可靠性与寿命,并有效降低发射成本。综述了折纸超材料的特性、设计方法、制造技术及应用,探讨其在航空航天中的发展趋势与未来研究方向。