高端装备用电子装联技术的发展现状及未来展望

摘要:随着航天器、国产大飞机及大尺寸无人飞行器等一批技术含量高、技术价值高及产业链地位高的新型高端装备持续发展,其核心电子信息模块亦随之呈现出产品集成化高、装配精度要求高及制造工艺流程复杂等新发展态势。作为电子制造的关键技术,这种新趋势给电子装联技术带来了新挑战和新发展。本文首先介绍目前电子装联技术面临的问题及挑战,继而从元器件电装技术优化、电装技术模块化优化及电装技术多元化衍变三个维度,遵循由点及面再到整体技术创新的逻辑系统地阐述了电子装联技术近年的发展情况,最后结合现状为电装技术未来的发展趋势提供了积极的思考与预测。

考虑涂敷的翼型气动高频电磁隐身一体化设计

摘要:隐身涂敷设计是先进作战飞机隐身性能的关键技术和必要措施,传统的涂敷设计主要依赖工程经验,缺乏对涂敷设计系统性研究,导致隐身涂敷设计与飞行器气动特性之间关系不明确,难以实现飞行器气动、隐身、重量和使用维护等一体化最优。针对以上问题,本文首先以对称翼型NACA65013 为研究对象,对比分析了涂敷厚度和位置对其气动、隐身和重量特性的影响,发现涂敷位置和厚度对翼型气动、隐身特性和重量影响很大,并且三者存在明显的矛盾关系。在此基础上,综合气动、隐身和重量设计要求,选取了最优的涂敷区域,进而开展了考虑涂敷影响的翼型气动隐身优化设计研究,并与不考虑涂敷的翼型外形气动隐身优化设计结果进行对比。结果表明,考虑涂敷的气动隐身设计结果其前向RCS 均值比不考虑涂敷的翼型外形气动隐身优化设计结果下降了1 个数量级,比初始翼型前向RCS 均值下降了90% 以上。本文研究工作为飞机气动隐身外形精细化设计和涂敷材料精细化设计提供了高效可靠的设计方法,具有较大的理论和工程价值。

环保退镀和除锈工艺在航空零部件中应用的可行性

摘要:[目的]高强度钢退镀镉、镍常分别使用硝酸铵溶液和硫酸,不仅存在生产安全风险,还可能引发基体氢脆和疲劳强度下降。中高强度钢电镀前除锈常采用强酸溶液,也可能引起氢脆问题,直接影响产品的品质。因此亟需寻找环保且安全的替代工艺。[方法]研究了WNK-S20退镀液和WNK-798除锈剂分别用于航空零部件退镀和除锈的可行性,并与传统退镀液和盐酸除锈的效果进行对比。[结果]WNK-S20和WNK-798都具有安全、环保、低氢脆、无腐蚀等优点。[结论]WNK-S20和WNK-798都在航空零部件表面处理领域具有很好的应用前景。

航空发动机轴承概念设计主要影响因子分析

摘要:轴承作为航空发动机的重要零部件,在苛刻工作环境下常面临着失效的风险。介绍了典型结构航空发动机主轴轴承、附件传动齿轮箱轴承、减速器齿轮箱轴承的工作特点,重点分析了轴承设计时应满足的耐停车高温、润滑油中断运转能力、良好工艺性、先进的质量保证体系等要求,并进一步总结了轴承类型、材料、特殊结构、保持架类型、表面处理、润滑等概念设计主要影响因子,同时给出了相应的设计方法。

航空航天制造机器人高精度作业装备与技术综述

摘要:新一代航空航天产品的研制与批产对制造精度与加工质量提出了更高的新要求。以机器人为核心的智能制造技术与装备是解决该难题的有效途径。然而,工业机器人较低的定位精度与弱刚性结构属性严重制约了其在航空航天部件高精度加工作业中的推广应用。本文在阐述国内外机器人装备在航空航天制造业的应用现状的基础上,重点介绍了机器人作业刚度强化策略与定位误差精确补偿方法的研究现状,并分析了现有高精度控制方法存在的问题及技术难点。最后探讨了机器人作业装备在航空航天制造领域的技术发展趋势,为面向航空航天产品的机器人高精度制造技术的研究提供参考与借鉴。

空间燃料电池金属钛表面复合涂层制备与性能研究

摘要:金属Ti因其密度小(仅为不锈钢的0.6倍)和比强度高等特点,是轻量化空间燃料电池金属板材料的首要选择,但其在弱酸性环境中长时间工作容易被腐蚀。为了改善金属Ti双极板耐蚀性,采用多弧离子镀技术在金属Ti表面制备了由Ti过渡层及TiN表层构成的Ti/TiN 复合涂层,研究制备工艺参数对Ti/TiN 复合涂层微观结构及力学、电化学性能的影响规律。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的微观形貌,利用X射线衍射仪分析涂层的相组成,利用纳米压痕仪评价涂层的力学性能,利用电化学工作站评价涂层在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极工作环境下的耐蚀性。结果表明:制备工艺参数优化后的Ti/TiN复合涂层具有优异的表面质量和良好的耐蚀性,腐蚀电流密度为6.383 μA/cm2,是金属Ti腐蚀电流密度的0.6倍,Ti/TiN复合涂层显著提高了金属Ti 的耐蚀性,可为空间燃料电池金属双极板表面改性提供技术支持。

NiTi合金与异种金属焊接及其在航天航空装备制造领域的应用

摘要: NiTi合金是一种具有重要工业价值的形状记忆材料,具有良好的形状记忆效应、耐磨性、超弹性和生物相容性,在许多领域都有极其广泛的应用前景.受限于其加工难度较大,为满足NiTi 形状记忆合金结构件的轻量化要求,通常需要将NiTi 形状记忆合金与其他易于加工的材料进行焊接.异质材料的焊接既能充分发挥材料本身的性能优势,又能大大减少由材料带来的系统集成的问题.文中主要介绍了NiTi 形状记忆合金与异种金属的熔化焊与固相焊方法,分析了焊接过程中面临的主要难题及其解决措施.最后文中在NiTi 形状记忆合金与异种金属焊接的基础上,介绍了其在航天航空制造领域的应用.文中总结了NiTi 形状记忆与异种金属焊接的研究进展,同时为优化异质金属焊接接头质量提供思路.创新点: (1) 总结了国内外对于NiTi 记忆合金的各种焊接方法及其面临的难题,归纳了目前已有的解决方法,为NiTi 形状记忆合金的高质量焊接提供新思路.(2) 介绍了NiTi 形状记忆合金作为特种材料在航空航天领域的应用.

航空发动机用表面强化技术的发展与建议

摘要:航空发动机关键零件一旦发生疲劳失效,将危及航空器的飞行安全。疲劳失效主要起源于零件表层与亚表层的冶金、工艺、环境因素形成的缺陷,继而在服役累计损伤下扩展,造成零件突然无宏观塑性变形破坏,因此可能造成严重风险。表面强化利用金属零件表面冷作硬化引入微观变形层,可在不影响金属本体性能的前提下,大幅提高金属构件的疲劳、应力腐蚀开裂抗力等耐久性指标,特别适用于在高性能工况下长寿命服役的航空发动机部件。基于先进发动机的研制需求,本文对比国内外典型表面强化技术的发展现状,提出结构适应性增强、介质优化、智能化、融入强度设计等发展建议,并给出保障表面强化快速发展和有效应用的支撑策略,为新型航空发动机研制和表面强化技术发展提供决策参考和技术支撑。

航天用碳纳米管增强铝合金复合材料的力学与阻尼性能

摘要: 碳纳米管(CNT)作为增强体的铝基复合材料(CNT/Al)具有轻质、高强、高模量、易加工的性能优势,用作轻量化材料在航天航空领域具有巨大的应用前景。为了获得兼顾其力学性能和阻尼性能的轻量化结构材料,采用叠片粉末冶金与合金化方法制备了质量分数为1.5% CNT/2A12复合材料,并研究了不同时效条件下的力学性能与阻尼性能。在130℃时效6~14 h时,复合材料具有最佳的拉伸强度与延伸率,抗拉强度最高可达595 MPa(时效12 h),延伸率最高可达14.0%(时效8h)。复合材料的阻尼在0~180℃时变化不大,其在0.005左右,180~300℃时明显提高,300℃时可达0.05,阻尼性能受时效时间影响不大。复合材料的储存模量随测试温度升高而下降,在180~300℃时随振动频率升高而升高。时效条件为130℃-8 h 时,质量分数1.5% CNT/2A12复合材料性能兼具良好的力学性能与阻尼性能。

数字技术在粉末高温合金中的应用与展望

摘要:粉末高温合金因无偏析、组织均匀、性能优异等特点,成为先进航空发动机涡轮盘的首选材料。但是,其高合金化成分和复杂工艺使传统“试错法”研发模式面临周期长、成本高、方向不明确等挑战,数字技术已成为解决上述瓶颈的关键路径。本文概述“电子-原子-介观-宏观”全尺度数字技术体系在粉末高温合金研究领域的应用,并展望其未来发展方向。电子尺度的第一性原理等方法主要用于筛选合金元素、解释相稳定性机制、计算γ/γ′两相界面能等。原子尺度的分子动力学等方法主要用于揭示夹杂物对裂纹的影响、变形过程中位错、孪晶、晶界等的相互作用机理。介观尺度的晶体塑性、相场、元胞自动机等方法模拟颗粒烧结、两相组织、晶粒等演变过程及其对力学性能的影响。宏观尺度方法侧重制粉、热等静压、热处理等工艺过程宏观应力场、温度场、平均介观组织场(如平均晶粒尺寸)等的演变过程模拟。人工智能与数字孪生正变革粉末高温合金研发:人工智能基于大量实验数据,通过机器学习等不同算法提供成分与工艺优化的明确方向和方案;数字孪生构建虚拟映射,力图实现从制造到服役的全流程精准仿真、实时诊断与寿命预测。最后,指出未来数字技术需向跨尺度跨工序制备——服役一体化预测与优化方向发展,支撑航空发动机涡轮盘的短周期、低成本、高可靠和长寿命升级与创新。