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.

涉氢环境及其对高温合金的影响:评述——面向航空发动机潜在应用

摘要:随着“双碳”目标的提出,氢作为绿色清洁能源成为未来航空业发展的重要趋势,近年来氢燃料航空发动机备受关注。高温合金是当前燃气涡轮发动机热端部件中应用最广泛的材料,本文综述现有其他领域涉氢环境对合金的影响,为未来氢燃料航空发动机用高温合金研制和应用提供参考。对内/外氢环境的引入、渗(充)氢方法、氢浓度/氢分布特征及氢稳定存在温度的测量、氢对拉伸、蠕变/持久和疲劳性能的影响以及氢脆的断裂机理进行分述,总结不同成分、制备工艺、原始组织状态、合金化程度以及不同应用领域高温合金在涉氢环境下的力学性能退化因素。结果表明,外氢环境下比内氢环境下力学性能下降更快;合金化程度更高的高温合金氢脆更明显,而高温氢环境下合金性能损伤(蠕变/持久、疲劳和拉伸)倾向较室温明显降低。就燃氢涡轮动力用高温合金在涉氢环境下的力学性能评价及适氢环境高温合金的研制进行展望。燃氢涡轮航空发动机可能面临的涉氢工作环境包括:液氢存储的低温氢环境;用于通道冷却的氢环境;经过气体压缩的高温高压氢环境;以及燃烧产物-高温水蒸气(高温潮湿)环境的影响。重点应关注氢在高温合金中的扩散和渗透、高温合金在高压氢环境下的脆性和腐蚀、高温潮湿环境下氧化和腐蚀行为以及上述多重耦合环境下合金和涂层的退化和防护机制。针对燃氢涡轮发动机工作环境,需要搭建近服役条件的高温合金燃氢环境实验装置,开展燃氢环境对高温合金及零部件的影响研究,建立现役叶片和盘件等热端部件关键用材在涉氢环境中的力学性能数据库和相关标准,并在此基础上适时研发适用于燃氢环境使用的高温结构材料,为氢燃料燃气涡轮航空发动机的应用提供支持。

热障涂层辐射传热特性的研究进展

摘要:随着航空发动机、燃气轮机向着高推重比、高热效率的方向发展,涡轮进口温度(TIT)不断提高,热障涂层(TBCs)作为涡轮发动机热端部件中至关重要的热防护材料面临着严峻的挑战。研究表明,当燃气温度大于1 200 ℃时,热障涂层材料中辐射传热占总体传热的比例迅速增加,高温下热障涂层辐射传热特性研究显得尤为重要。综述了热障涂层材料、涂层结构对其辐射传热特性的影响,总结了热障涂层的光谱反射率、透射率、吸收率等光学性质与涂层材料及微观组织之间的关系,展望了热障涂层陶瓷材料辐射传热特性的研究方向。

基于失效物理的航空燃油齿轮泵滑动轴承全工况寿命预测与敏感度量化

摘要:航空燃油齿轮泵滑动轴承副的磨损失效是导致齿轮泵故障的主导因素,传统的滑动轴承寿命预测方法依赖大量试验数据,存在成本高昂、试验条件苛刻的局限性。提出了一种融合润滑磨损机理模型与主动学习的全载荷失效寿命评估方法,考虑了温度、弹性形变、粗糙表面影响,与加工和服役中的不确定性,构建了滑动轴承润滑磨损仿真模型,以表征轴承润滑特性与动态磨损行为;采用结合主动学习方法优化累积概率函数的学习预测过程,以显著降低样本需求,实现全载荷工况下失效概率与寿命分布的高效评估;通过矩独立敏感度分析给出了各不确定性因素对寿命的影响机制。研究表明:随着磨损深度的增加,磨损深度与轴承润滑特性显著关联,可以作为衡量滑动轴承性能退化程度的失效判据。主动学习方法所获取的轴承寿命分布显示,滑动轴承的失效主要发生在工作约687. 88 h 和859. 60 h 处,且其总寿命不会超过900 h。此外,分析敏感度发现轴承间隙随机公差的敏感度为0. 998 201,间隙随机公差对轴承寿命的影响大于泵出口随机压力脉动。所提供的机理模型可用于燃油齿轮泵寿命预测与结构优化,能为航空燃油齿轮泵长寿命与高可靠性设计提供理论支持与工程指导。

航空航天铝锂合金开发及其研究进展

摘要: 铝锂合金是航空航天领域的关键结构材料,微合金化和形变热处理可实现第二相细小且均匀析出,是制备高强高韧铝锂合金最有潜力的工艺方案。本文介绍了高强变形铝锂合金、铸造铝锂合金、超塑性铝锂合金等航空航天铝锂合金3 个主要研究方向涉及的形变热处理、微合金化、再结晶退火等方面的研究进展,为新一代航空航天铝锂合金开发和应用提供参考。最后提出了我国在航空航天铝锂合金相关研制方面的不足以及未来的重点开发方向。

飞机装配自动钻铆技术研究现状与展望

摘要: 飞机装配中壁板铆接质量直接影响结构强度和疲劳寿命,而自动钻铆技术与装备是保障飞机壁板装配质量和连接可靠性的最主要技术途径。从自动化钻铆系统的组成出发,介绍自动化钻铆技术的最新进展,对比分析国内外代表性自动钻铆设备的现状,详细论述自动化钻铆的关键技术,为国内自动钻铆技术的发展提供参考,最后总结了自动化钻铆技术的发展趋势。

我国航空航天领域装备研制进展与展望

摘要:航空航天产业是国家战略性新兴产业的典型代表,相关装备发展既依托科技积淀与工业根基,也引领带动整体科技与制造体系的升级。本文梳理了过去10 年我国航空航天领域装备的代表性进展,研判了我国航空航天领域装备的整体格局与发展方向并进一步提出发展举措建议。我国航空航天领域装备研制进展表现在:军用航空的装备跨代升级与体系化探索、民用航空的自主研制与规模化商业运营、航空动力的核心技术攻关与保障能力建设、无人机系统的体系化发展与智能化演进,航天重大工程取得举世瞩目成就、运载火箭能力跃居世界前列、卫星及应用体系达到国际先进水平、商业航天蓬勃发展。我国航空航天领域装备发展方向为:先进飞行器的效能提升与构型多元化,先进动力的高效、低碳与多模式融合,先进机载系统的智联化、电气化与集成化,先进工业技术方面的材料革新、数智制造与软件生态构建,先进使能技术方面的全域感知、泛在互联与人工智能赋能;进出空间航班化、利用空间云网化、探索空间全域化。后续,可在构建数字赋能的正向设计能力、建立柔性高效的现代化智能制造体系、发展韧性强劲的航空航天产业链群、完善适应新业态的监管体系并参与国际标准制定、筑牢工程导向的基础研究等方面采取行动,推动我国航空航天领域装备高质量发展。