航空薄壁零件切削加工技术研究进展

摘要:航空薄壁零件的加工精度和效率直接影响飞机的性能和可靠性。本文系统综述了航空薄壁零件切削加工技术,包括夹具技术、加工变形预测与控制方法、颤振预测与控制技术,以及数字孪生技术应用等多个方面。夹具技术详细研究了各种夹具的操作模式、结构特点、功能与应用等方面。变形预测与控制分析了薄壁件加工变形原因,并介绍了相关的控制技术和方法。颤振预测与控制探讨了切削过程稳定性分析技术和颤振控制技术,包括在线监测与识别、主动与被动控制技术和方法。数字孪生技术的应用部分介绍了该技术在薄壁件加工中的实际应用情况。通过对航空薄壁零件加工技术的系统综述,全面深入地介绍了相关内容,可为学者们的研究提供参考与指导。

重型燃气轮机涡轮叶片用定向柱晶/单晶高温合金应用现状

摘要:重型燃气轮机(HDGT)高温涡轮叶片的设计寿命通常达到数万小时,其服役环境呈现高应力、长时热暴露及高盐/高硫等复杂介质诱发的热腐蚀耦合特征。本文系统综述了HDGT 用定向柱晶(DS)与单晶(SC)镍基高温合金的研究现状与发展趋势。首先,明确了工业燃机“高温前级高性能化、低温后级经济化”的分级用材策略,指出其核心设计逻辑已由追求瞬时极限强度转向保障长期组织稳定性。其次,重点探讨了合金成分设计的演变,分析了以降低Re 含量、优化W/Mo 配比及提高Cr 含量为特征的“低Re 设计哲学”,旨在抑制长期服役中拓扑密排(TCP)相的析出并提升环境适应性。随后,针对HDGT 叶片尺寸巨大的特点,梳理了大尺寸叶片制备中由尺度效应引发的热-溶质-应力多场协同失稳问题,以及枝晶偏析对服役性能的“组织继承效应”。最后,阐述了长寿命服役下蠕变、疲劳与环境损伤的多机制耦合演化规律,并重点展望了修复延寿技术在全寿命管理中的工程应用,指出其未来发展的核心:在不破坏原有单晶或定向晶体结构完整性的前提下,实现大尺寸叶片表层防护体系的重建与内部退化组织的高效恢复。突破大尺寸复杂结构叶片的铸造良率瓶颈、提升极端工况下的抗热腐蚀能力是当前面临的核心挑战。未来研究应聚焦于力学-环境性能的协同优化及基于物理机理的寿命预测模型,以支撑下一代高参数燃机的研制。

航空发动机中介圆柱滚子轴承抗倾斜能力分析及优化设计

摘要:针对某航空发动机中介圆柱滚子轴承由于内、外圈倾斜而导致滚子与内圈滚道出现剥落的问题,提出采用内、外圈许用倾斜角评价圆柱滚子轴承的抗倾斜能力,基于该方法分析得到轴承许用倾斜角随着滚子凸度和内圈滚道有效宽度增大而增大,故提出将滚子凸度增大到原结构的3.2倍,内圈滚道有效宽度比原结构增加6%的改进措施,改进后的轴承许用倾斜角提升到优化前的4~9倍,仿真和试验结果表明优化后的轴承能够避免滚子与内圈滚道一端出现应力集中。

高熵陶瓷在热障涂层与环境障涂层中的研究进展

摘要:热障涂层(TBCs)和环境障涂层(EBCs)是航空发动机的关键技术之一。 TBCs可以大幅提高发动机高温合金热端部件的工作温度, EBCs可以有效保护发动机陶瓷基复合材料高温部件。高熵陶瓷(HECs)一般指的是多种组分(5种或以上)以等原子比或接近等原子比形成的固溶体, 其性能具有“鸡尾酒”效应, 展现出常规陶瓷材料不具备的优异性能。 HECs概念被提出以来已经在很多领域被广泛研究,成为陶瓷材料研究领域的热点。在TBCs与EBCs领域,研究者们对HECs也开展了大量的研究工作,取得了很多研究成果。对国内外已经报道可以用于TBCs和EBCs的新型HECs材料进行了分类总结,介绍了它们的制备方法、 晶体结构、热导率、热膨胀系数、力学性能 环境沉积物(CMAS)腐蚀行为以及HECs涂层的制备与性能,并对HECs在TBCs与EBCs中的发展前景进行了展望。

航天领域3D打印材料及工艺技术研究现状

摘要:概述了3D打印技术在航天领域的研究现状,介绍了3D打印技术加工出的结构复杂、拓扑优化的几何形状零部件的特点。重点阐述了国内外应用于航天领域的3D打印制备技术的发展,包括金属基材料,定向能量沉积成形(DED)和粉末床熔融成形(PBF)等工艺和后处理技术,以及制造的航空航天零部件。总结了3D打印技术在航天领域应用的优势和不足,提出了技术改进和研究方向。

涡轮叶片高温薄膜传感器喷墨打印制造方法研究

摘要:相较于溅射沉积、离子束蒸发等薄膜制造方法,采用喷墨打印直写沉积原位制造三维曲面高温多层薄膜传感器线路更为简单高效。提出一种利用喷墨打印技术精准制造薄膜传感器的方法,探究了墨水特性、打印参数、烧结参数等因素对薄膜沉积质量的影响规律,获得了陶瓷及镍基合金基底上高质量、高性能的薄膜线路。对薄膜传感器进行室温至1 100 ℃ 的标定测试,其平均赛贝克系数为46.8 μV/℃,升降温段热电特性曲线的重复率为99.96%,测量误差为±0.21%。

空间探测烧蚀防热材料应用及发展

摘要:烧蚀防热材料因其高可靠性及宽适用性而被绝大多数空间探测器所采用。不同的空间探测目标、探测器进入/再入弹道、探测器外形和防热结构质量限制等因素使得烧蚀防热材料种类繁多,但轻量高效是其发展的重要特征; 除此以外,可靠性也至关重要,在不同的热环境下,不同材料会表现出不同的烧蚀行为和特征,使得烧蚀防热材料成为空间探测活动成败的关键。本文综述了国内外探测器烧蚀防热材料的种类及应用情况,美国主要包括高密度酚醛/玻璃钢、蜂窝增强型防热材料、树脂浸渍型防热材料以及碳酚醛材料等,国内主要包括酚醛/尼龙、蜂窝增强型防热材料和NF材料,介绍了这些材料所应用的探测器、气动加热环境、防热材料性能和防热结构成型技术,总结了美国空间探测防热材料研制中出现的两次烧蚀异常及导致的探测器选材变化,可见防热材料与热环境耦合关系复杂。国内外针对防热材料抵御异常损伤开展了部分工作。已有试验结果表明,蜂窝增强型防热材料具有一定的优势。最后对空间探测防热材料的应用与发展进行了展望。

空天飞行器电磁功能结构研究进展及展望

摘要:空天飞行器是结构-功能高度一体化的新质装备,需实现力、热等承载特性和透波、隐身、射频等电磁特性的融合。首先,分析了空天飞行器的主要特点及现实需求,构建了空天飞行器承载/透波/隐身/射频(LWSR)一体的四面体设计体系,阐述了四面体各顶点功能的科学内涵;其次,分析了3 类飞行器典型电磁功能结构的最新研究进展,即天线罩结构、隐身蒙皮结构、综合共形天线结构;最后,展望了空天飞行器电磁功能结构的发展趋势,阐述了多物理场耦合、极端环境适应、多功能融合、智能感知响应及控制等关键问题。

空间站微重力复杂等离子体实验载荷与科学研究进展

摘要:复杂等离子体是由电离气体与介观颗粒组成的一种复杂系统,作为软物质的等离子体态,在基础物理与应用研究方面具有重要的意义与价值,也一直是空间站微重力实验的重要组成部分。讨论了复杂等离子体的基本性质,着重描述了颗粒充电机制与测量方法,分析了颗粒相互作用原理与外场受力情况。介绍了和平号空间站与国际空间站4 代实验载荷的技术特点,涵盖颗粒光致带电以及直流与射频等离子体放电,综述了6 个具有代表性的研究课题,包括电荷诱导颗粒凝结、三维结晶与熔化、双分散复杂等离子体相分离、电流变效应与链结构自组织、放电极性反转诱发尘埃声波与频率同步现象、颗粒流驱动流体涡旋,并结合实验室匹配研究进行了对比分析。最后,介绍了未来国际空间站与中国空间站实验载荷的初步设计方案与主要功能。

激光选区熔化技术在航空航天领域的发展现状及典型应用

摘要:增材制造技术(AM)是一种基于离散-堆积原理,以计算机模型数据来加工组件的新型制造技术。激光选区熔化(SLM)作为增材制造领域的一项重要技术,以其一体化制造特点和在复杂结构零部件制造领域的显著优势,成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文综述了SLM技术的材料体系和应用领域,主要对SLM技术的最新工艺研究和航空航天领域的典型应用进行细致分析。重点阐述SLM铁基合金、镍基合金、钛合金和铝合金等材料体系的研究进展及成果。SLM技术在各领域广泛应用的同时,也存在成形材料内部缺陷多、高性能材料的裂纹及变形、标准体系的欠缺和粉末材料兼容性低等诸多问题和不足之处,使其发展受到一定制约,需要在这些方面做更深入的工作。