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。

航空发动机钣金件先进成形技术

摘要:钣金件在航空发动机上应用广泛,随着先进航空发动机向高推重比、低油耗、长寿命、低成本方向发展,大量采用新材料、新型整体和轻量化复杂结构,对钣金件的成形技术提出了更高的要求和新的挑战。从概念、方法、装备、应用及发展水平等方面,系统地梳理和总结了高温合金、钛合金等关键金属材料钣金件的充液成形、热冲压成形等先进成形技术的国内外发展现状,分析了国内钣金件成形技术与装备等方面与国外相比的差距和发展需求。结果表明,国内应大力、持续推动航空发动机复杂钣金件先进成形技术工艺及装备的研发和投入,提升钣金件先进成形技术水平,建立健全的技术标准和质量体系,充分发挥市场效益和社会效率,实现钣金件成形技术及装备的自主可控。

航空发动机科学技术的发展与创新

摘要:航空发动机是“飞机的心脏”,是实现人类飞行梦想的关键。回顾了发动机技术进步与飞机的发明、喷气式发动机的问世、航空动力领域的持续创新等内容,介绍了高超声速强预冷涡轮发动机、自适应变循环发动机、民用大涵道比发动机、混合电推进技术的发展现状和发展趋势,探讨了国外航空发动机发展的主要经验和重要举措。

太空往返式飞行器热防护材料研究概况

文摘:太空往返式飞行器在不同条件下所采用的热防护材料不同。综述常用的热防护涂层材料、热防护/结构一体化材料、隔热瓦、柔性热防护材料、蜂窝增强烧蚀材料五种热防护材料,总结其近期研究进展情况并对未来发展趋势提出建议。热防护涂层材料需要进一步提高树脂的耐高温能力;热防护/结构一体化材料在结构设计制造和失效机理等方面还存在挑战;隔热瓦需要提高高温力学性能,改良施工工艺;柔性热防护材料由于可折叠、可粘贴,未来具有多种应用前景;蜂窝增强烧蚀材料质量轻,是宇宙飞船大面积热防护的常用材料。随着航空航天装备的不断发展,热防护材料也迎来重大发展时期。

民用飞机复合材料机身壁板装配协调形性调控技术研究

摘 要 :为了更好地满足飞机安全性、经济性、舒适性和环保性的需求,以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的轻质高强先进材料在新一代大型客机机体结构中得到了大量应用。复合材料机身壁板具有不同于传统金属材料机身壁板的装配工艺特点,因此,其对装配协调提出了新的要求。首先,概述了飞机复合材料机身壁板的制造工艺,分析了复合材料机身壁板装配协调技术现状与面临的问题。其次,探讨了适用于复合材料壁板的装配协调方法,并提出了一种面向复合材料机身壁板装配力形协同控制的全主动驱动柔性装配协调方法。最后,通过仿真和物理实验验证了该方法的有效性,实现了复合材料机身壁板力形协同优化控制。

航天运载器大型金属构件激光定向能量沉积研究及应用进展

摘要:激光定向能量沉积(LDED)增材制造技术由于成形效率高、材料送进方式灵活、成形自由度高等特点,非常契合当前及未来航天装备结构大型化、整体化、轻量化、高精度发展趋势,并已在运载火箭、载人飞船、火箭发动机等领域实现牵引性应用。本文首先总结了当前铝合金及其复合材料、钛合金及其复合材料、镍基高温合金及其复合材料三类航天装备结构主体材料的LDED研究现状,在此基础上,梳理出了LDED工艺的发展方向及研究进展。此后,重点介绍了航天装备主承力结构、异质合金一体化结构、集成流道整体化结构三类典型结构LDED制造难点、研制及应用进展。最后,对LDED增材制造技术材料、工艺及装备等的发展方向进行了展望。

空间柔性结构振动控制智能作动技术研究进展

摘要: 在空间柔性结构发展态势分析的基础上,综述了空间柔性结构振动控制智能作动技术研究脉络,归纳了空间柔性结构振动控制方法、空间柔性结构振动控制作动器构型、及空间柔性结构振动抑制作动器操控,并指出了空间柔性结构振动控制智能作动技术发展趋势和挑战。主要包括智能化作动设计与操控、先进作动材料与结构、宽频适用型作动构型综合、多维弱耦合高性能作动、高能量密度与高动态作动和振动控制作动技术智能化6个方面发展趋势,以及材料制备与构型设计、模型建立与精密操控、环境适应与品质保障和智能作动技术实际应用4个方面技术挑战。

电动飞机非晶合金电机的轻量化设计

摘要:针对电动飞机主驱动电机部件重量大影响推重比的问题,从材料和结构两个方面提出电动飞机主驱动电机轻量化设计方法。根据轻质材料非晶合金高频低损的特点,利用磁路法建立非晶合金电机电磁计算数学模型,编写非晶合金电机电磁设计程序,利用已有样机试验数据验证该程序的可用性。结合转子结构拓扑优化方法,设计一台60 kW电动飞机非晶合金电机,对比相同结构参数的非晶合金电机和硅钢片电机的性能。非晶合金电机整体减重7. 95%,并且铁心损耗显著降低。

高空长航时无人机热管理技术发展及挑战

摘要: 高空长航时无人机需在万米高空持续飞行数十小时,面对极端的低温和低气压环境,其热管理系统必须同时解决电子设备高效散热与关键部件保温防冻的双重难题。主要从高空大气环境、机载设备散热、机舱隔冷和冷凝水处理这几个角度分析论述目前高空长航时无人机热管理系统设计中所面临的技术挑战及相应的应对策略和方案,接着综述了目前可用于发展和改进无人机热管理系统的4 个重要子技术方向,即综合热管理系统技术、高效热交换技术、先进数字化设计技术和高效热物性材料技术。研究表明:高空长航时无人机的热管理需实现全机能量动态分配与精确温控的协同优化,这对解决局部过热与过冷的矛盾问题至关重要。该综述的前沿技术进展与工程实践经验,可为推动我国无人机热管理技术的创新发展提供重要参考。

空气动力学表面减阻技术研究进展

摘要:表面减阻技术因其较高的应用价值成为空气动力学研究的重要方向之一。本文对气固界面表面减阻相关研究作了系统的分类和概括,从减阻研究方法、表面摩擦减阻和表面压差减阻3 个方面进行阐述。在研究方法方面,文中对气动减阻研究中主要的风洞试验方法和阻力测量方法进行了概述,并分析了各研究方法的技术特征,同时分析了计算流体力学技术在气动减阻研究中的应用。表面摩擦减阻主要总结了表面纵向沟槽(肋条)、展向沟槽等结构的研究进展,包括结构形貌及沟槽尺寸的研究、减阻机理研究及应用情况。表面压差减阻部分主要概述了表面结构在钝体上的减阻特点,总结了表面粗糙度、凹坑、沟槽等结构在延迟边界层分离中的作用机理,及影响其减阻效果的结构形貌和尺寸的研究进展。本文针对不同的阻力方式系统地概括了表面减阻技术的研究进展及表面形貌的主要制造方法,为表面减阻应用提供支持。