航空发动机用Ti2AlNb合金的发展现状及应用进展

摘要:Ti2AlNb合金作为一种新型高温轻质结构材料,被视为替代镍基高温合金、实现航空发动机关键高温部件显著减重最具潜力的候选材料之一。目前,Ti2AlNb 合金的研制已步入成熟阶段,其在航空发动机领域的应用正加速推进,从实验室材料性能向实际结构服役性能转化的需求日益迫切。本文围绕Ti2AlNb 合金在航空发动机中的应用性能研究现状与发展进行系统综述,在总结该合金的研制进展及其在发动机中的选材分析与应用现状的基础上,归纳出先静子后转子的应用路径及其典型潜在应用对象。进一步从发动机结构完整性要求、强度寿命分析方法工具需求及材料应用综合评价体系构建等方面,系统梳理面向结构应用的Ti2AlNb合金性能评价需求与重点研究内容。随后,以燃烧室机匣为例,重点阐述Ti2AlNb合金在典型航空发动机结构件中的应用性能评价研究现状。最后,结合当前研究进展,提出推动Ti2AlNb合金选材与结构应用性能评价领域未来发展的建议方向:未来应聚焦发动机真实服役工况,系统开展多因素耦合环境下的性能评价,构建组织-性能定量关联模型,发展材料-结构-性能一体化设计方法,为Ti2AlNb合金在燃烧室机匣等关键构件上的工程化应用提供坚实支撑。

增材制造技术在飞行器结构上的应用需求分析

摘要:未来先进飞行器的研制,对结构系统在功能和性能上均提出更高的要求,表现在结构的承载功能一体化、智能化、轻量化、承载效率提升等方面的需求,因此需要与之匹配的先进制造手段作为支撑。增材制造由于其在宏微观复杂结构研制、小批量柔性生产、高效率快速响应等方面的天然优势,成为未来支撑先进结构研制的先进制造方式之一。首先以飞行器承载结构为研究对象,分析各个部分的主要材料体系以及各个部分可能的增材制造应用前景,对现有的增材制造与飞行器结构研制的结合实现结构轻量化性能提升、复杂构件制备、快速原型机研制方面进行综述分析。进一步,通过具体的工程需求分析,阐述飞行器结构在新材料、优化设计、制备、维护/维修、成本控制等方面对增材制造的需求,为增材制造技术在飞行器承载结构和非承载功能结构技术上推广应用提供支撑和参考。

单晶高温合金研究进展

摘要:单晶高温合金具有优异的综合性能,在先进航空发动机上获得广泛应用。本文综述了单晶高温合金强化机制与成分设计、定向凝固与晶体生长、固态相变与热处理以及力学行为方面的发展,重点介绍了北京航空材料研究院具有我国自主知识产权的高性能、低成本单晶高温合金的发展,探讨了单晶高温合金的发展方向。

空间辐射屏蔽材料研究进展

摘要:银河宇宙射线、太阳宇宙射线、辐射带等辐射环境会对元器件、航天员等产生各种空间辐射效应,威胁航天器的正常工作以及航天员的生命健康。材料屏蔽是目前最有效的辐射防护措施之一,对保障航天任务的顺利进行有着重要的作用。本文针对元器件、航天员以及飞行器平台防护3 类典型对象,梳理不同场景下空间辐射屏蔽材料研究进展,并对金属复合材料、聚合物材料等空间辐射屏蔽材料的发展方向进行探讨。

航空高锁紧固件/抽芯铆钉代际研究综述

摘要:随着现代航空技术的发展,大量新型材料被用于飞机结构,导致飞机装配工艺发生变革。新型紧固件被广泛应用于飞机制造中,其中最具代表性的就是高锁紧固件和抽芯铆钉的大量使用。本文分析了国外高锁紧固件及抽芯铆钉的代际发展技术路线,总结提炼了国外先进型号需求与技术开发研发模式、迭代逻辑,并对未来国产高锁紧固件及抽芯铆钉发展进行了展望。

基于机器视觉的飞机电镀部件曲表面无损检测

摘要:[目的]为解决机器视觉在曲表面无损检测中算法复杂的问题,以及克服传统光源在曲表面检测中的局限性,开发了一套基于格栅光源的飞机电镀部件曲表面无损检测系统。[方法]该系统通过格栅光对电镀部件曲表面进行成像,随后进行图像分析,包括图像导入、预处理、Blob分析等步骤。[结果]该系统能够快速、准确地检测出电镀部件曲表面存在的缺陷,检测效率高且稳定可靠。[结论]该系统在飞机制造企业及航空公司飞机维护一线的初步工程应用中取得了良好效果,有望进一步推广。

国内航空航天用高温合金紧固件发展现状

摘要:随着航空航天工业的快速发展,服役工况更加复杂而严苛,对材料的高温性能提出了更高的要求,高温合金紧固件因其优良的高温性能而得到广泛应用。从国内航空航天用高温合金紧固件典型产品选材、研发生产现状、主要研制生产单位、关键核心技术突破等方面分析国内航空航天用高温合金紧固件发展,指出在批次稳定性、基础制造能力和标准规范体系建设等方面存在的问题和不足,提出了今后努力的方向。

数字孪生技术在飞行器强度设计中的发展及应用

摘要:随着数字孪生技术在武器装备领域的应用不断拓展,其作为该领域具有潜在颠覆性的关键技术,正逐步成为提升航空武器装备研发设计能力的核心要素与重要发展手段。在航空领域对经济性、安全性和高效率的发展诉求下,深入探究数字孪生技术的内涵及其关键技术,对于明晰航空飞行器领域数字化仿真技术的未来走向至关重要。系统梳理并分析了数字孪生的概念及研究现状,提出了飞行器设计领域数字孪生的关键技术和应用发展方向,旨在为飞行器强度体系的数字化建设提供有价值的参考。

中国空间站高温材料科学研究进展

摘要:空间微重力环境能够消除因重力所引发的浮力对流、器壁效应等干扰因素,为材料科学研究提供了独特的实验条件。为探究空间环境下材料制备的新规律,研发在地面难以获取的高性能新材料,回顾了自2022 年中国空间站梦天实验舱高温材料科学实验柜入轨以来,利用该实验柜开展的19 项空间材料科学实验的整体进展情况。同时,着重介绍了拓扑超导单晶制备、多元半导体合金生长、柔性半导体晶体制备、铁基超导材料制造、铝硅合金凝固、杂质偏析机理研究6 项代表性项目的研究成果。研究显示,微重力环境能够有效促进材料组分均匀性、晶体完整性、结晶质量以及掺杂浓度等方面的提升,进而改善材料性能,相关成果为空间材料科学研究及未来的空间原位制造提供了重要的实验依据和理论支撑。

航空装备激光增材制造技术发展及路线图

摘要:激光增材制造支持结构设计创新、快速研制和验证,是当前航空装备领域最具代表性的增材制造方法,其中激光选区熔化主要应用于复杂精密功能结构的精确近净成形制造,激光直接沉积主要用于大尺寸复杂承载结构的制造。为支撑航空领域增材制造技术发展的战略布局,本文对激光增材制造现状和发展趋势进行梳理,指出增材制造发展重点必然会转向产品的冶金质量、力学性能及其稳定性控制方面,增材制造设备的在线监测、参数自整定控制等智能化功能的研究开发正成为设备的研发热点,基于损伤失效分析、寿命预测研究的增材制件力学行为研究以及基于元件、特征结构的性能考核验证技术,开始引起工程应用部门的关注。在对技术发展趋势分析的基础上,提出2035 年航空领域激光增材制造技术发展目标和相应的政策和环境支撑、保障需求,并给出2035年技术发展路线图建议。