航空领域含孔结构挤压强化工具的研究进展

摘要:随着航空工业的快速发展,结构部件疲劳失效问题日益突出,特别是孔部位因应力集中而成为主要薄弱环节。孔挤压强化技术通过对孔壁施加径向压力,在孔壁表层引入残余压应力,已广泛应用于航空领域含孔结构的抗疲劳性能提升。本文系统综述了孔挤压强化工具的研发历程,重点分析了芯棒设计参数(挤压率、锥角及工作段)对残余应力分布、微观组织与疲劳寿命的影响。最后,本文对挤压工具机理深化、结构设计及优化等发展方向提出展望,为航空孔强化技术的优化提供参考。

航天装备牵引下的铝基复合材料研究进展与展望

摘要:天问一号是我国第一个行星探测器,其核心祝融号火星车承担着星面巡视和探测重任,已圆满完成预定90个火星日的探测并进入拓展任务。火星车上使用了多种SiC颗粒增强铝基复合材料,分别满足承载结构、运动机构、探测器结构的轻量化、耐磨损、耐冲击、尺寸稳定等苛刻服役要求,用量刷新了我国航天器铝基复合材料占比记录。本文介绍了针对火星车需求的4种铝基复合材料的研发历程,尤其是性能仿真、材料成分设计与制备加工等。在此基础上,针对未来飞行器等先进装备更苛刻服役工况对材料性能的更高要求,对低成本、高效制备和快速响应的需求,介绍了基于材料基因工程思想与大科学装置的研发新模式,展望了铝基复合材料未来的发展方向。

热处理对航空紧固件用TC16钛合金棒材组织性能的影响

摘要:TC16钛合金因其具有密度小、强度高、比强度大、耐蚀腐蚀、耐高温,无磁性、退火态具有优异的塑性和加工成型性,固溶时效态具有高强、高韧等性能,常被镦制成铆钉、螺钉、螺母等紧固件应用在航空、航天设备上。文章研究了不同退火工艺、固溶时效工艺对紧固件用TC16合金ϕ8.0mm棒材组织和力学性能的影响规律,最终确定TC16合金的最佳热处理制度,为紧固件用TC16合金的国产、自主可控化研制及生产奠定数据基础。

航空重油空气辅助喷射技术研究概述

摘要: 空气辅助喷射(AAFI)技术因其优异的雾化特性和燃料适应性,是解决高空环境下重油雾化差和混合气形成困难的关键技术。综述了AAFI 技术在低空经济和单一化燃料发展背景下的应用及其研究进展,并对其面临的挑战和潜在的发展趋势进行了前瞻性分析。结果表明:气动力是燃油雾化破碎的关键影响因素, AAFI 喷雾的纺锤形和锚型涡环结构通过气液相互作用和剪切层不稳定性增强雾化效果,受到喷雾场速度、喷嘴结构和闪急沸腾等共同作用。目前研究主要集中于喷雾形成的宏观过程,而对气液耦合微观界尺和整机环境适应性的研究相对较少。并且,气源供应是AAFI 技术的关键挑战,现有方案增加了动力系统质量,限制了无人机( UAV)的续航里程。此外, AAFI 技术在双燃料发动机和低碳/零碳燃料领域展现出广阔的应用前景,氢气、氨气和天然气等低碳/零碳燃料能够作为AAFI 的气相介质。

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。

航天典型金属材料离子渗氮技术研究进展

摘要:新一代航天器的发展对运动机构的承载能力、服役寿命及轻量化提出了更高要求,离子渗氮技术作为一种重要的表面强化手段,在空间机构高性能、长寿命、高可靠及轻量化制造中具有很高的应用价值。详细介绍了当前航天高强钢、钛合金与铝合金三类典型材料离子渗氮技术最新研究进展,结合未来工程应用需求提出了当前存在的差距及发展方向。

3D打印高拉伸负泊松比超材料设计及力学行为

摘要:聚焦于兼具负泊松比效应与高拉伸性能的剪纸超材料,采用试验与数值模拟相结合的方法开展研究。通过HyperMesh 建立参数化模型,利用Ls-Dyna 进行有限元仿真,结合选择性激光烧结技术(SLS)制备尼龙PA2200 试件,开展准静态拉伸试验,系统探究其力学行为及调控机制。研究表明单胞几何参数(级数、空隙宽度)对其力学性能具有显著调控作用,三级结构(N3)相比于一级结构(N1)拉伸性能提升了413%,最大负泊松比达−0. 25;空隙宽度减小可使负泊松比效应提升38%。材料呈现独特“勺型”泊松比演化规律,高级数结构(N2、N3)的负泊松比效应可维持超100% 应变范围。将设计拓展至三维管状结构,发现其具有渐进强化-平缓失效等变形模式。本研究为可编程负泊松比高拉伸超材料的开发提供了理论与试验依据,在柔性电子、航空航天等领域具有重要应用潜力。