MXene基复合材料在航空领域应用的研究进展

摘要:作为一种新兴的二维纳米材料,MXene凭借其独特的理化特性,如高导电性、大比表面积、优异的亲水性和活性表面等,近年来被逐步应用于航空领域。本文首先介绍了MXene的主要制备方法,如氢氟酸刻蚀法、原位生成氢氟酸刻蚀法、熔融盐刻蚀法、电化学刻蚀法、碱刻蚀法等。其次,总结分析了MXene及其复合材料在航空领域用作电磁屏蔽材料、吸波材料、防/除冰材料、防雷击材料和传感材料等方面的研究成果。最后,对MXene在航空领域未来的发展方向和面临的主要挑战进行了展望。

海洋环境服役飞机发动机镁合金使用要求和研究方向分析

摘要:对适航标准、通用规范的分析显示,目前国内外针对镁合金在飞机发动机上的使用要求仅发布了“应尽量少使用镁合金”等指导性的原则,而没有明确地规定镁合金应符合的具体限定条件,特别是海洋环境中必须采用的防护体系。针对飞机发动机用镁合金材料和防护工艺基础腐蚀性能数据不足,无法有效支撑材料、工艺选用和海洋环境适应性评价的现状,建议结合服役过程中镁合金结构遭遇的最严酷腐蚀环境,建立实验室加速实验当量环境谱,开展镁合金典型防护工艺的实验室加速实验及自然环境试验,确定腐蚀防护性能。重点建立防护体系破损镁合金试样腐蚀累积量随时间的变化规律,并与海洋环境服役飞机发动机用铝合金的试验结果进行对比,提出镁合金试验考核评价准则。开展镁合金及异种材料连接结构的实验室加速实验,验证典型结构的环境适应性。

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。

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。

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。

激光增材制造技术在涡轮叶片材料中的研究进展

摘要:航空发动机涡轮叶片是飞机动力系统的核心部件, 涡轮叶片的材料选择关系到航空发动机的推力、燃油效率和可靠性, 直接影响飞机的性能和安全性。与传统制造技术相比, 激光增材制造技术在设计自由度、制造成本、重量及力学性能等方面拥有显著优势, 可应用于涡轮叶片材料的制造和生产。回顾了航空发动机涡轮叶片材料的发展历史,总结了涡轮叶片的服役条件及环境,分析了镍基高温合金、TiAl合金以及陶瓷基复合材料在发动机涡轮叶片上的应用现状, 探讨了激光增材制造技术在涡轮叶片材料中的最新研究进展, 并对未来涡轮叶片材料的研究方向进行了展望, 包括材料性能的持续提升、激光增材制造技术的深入应用、新型材料的开发、成本效益的优化以及全生命周期管理。

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。

Ti2AlNb合金研究进展及在航空发动机上应用可行性分析

摘要:Ti2AlNb 合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金,作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重。针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求,结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法,从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析,讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题。分析结果表明,该合金在减重方面优势显著,且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配,无明显短板;具有可接受的冷、热加工性能,通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件;应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35. 3%,应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温合金基础上减重37.3%。

航空航天领域典型材料与零件的激光加工技术及其研究进展

摘要: 随着航空航天领域新材料和新结构的不断发展与应用,其轻质高强、异质复合等特殊材料特性,以及日益复杂且高精度的结构设计,对航空航天部件的高效、精密加工提出了更为严苛的要求。激光加工由于其无接触、精度好、效率高等优势,广泛应用于航空航天制造领域。本文从激光切割、激光焊接、激光打孔、激光表面处理4个方面探讨了其激光加工原理、典型应用与国内外研究现状,对比了激光加工与其他加工技术在航空航天领域的应用范围与优缺点,并提出了未来的发展方向。