无人机系统人因设计关键技术研究进展

摘要:伴随着机械故障的显著降低和人工智能(AI)技术的迅猛发展,无人机系统(UAS)所涉及的人因(HF)问题愈发严峻。为了提升低空经济下专业化无人机系统的综合作业效能,必须突破无人机系统人因设计的关键技术。以文献研究和工业实践经验为基础,梳理了体系化的无人机系统人因标准制定、高效且互信的人-AI 协同作业、全生命周期的人因设计3 个科学问题。首先,总结了无人机系统面临的独特人因挑战。然后,提出了自动化设计、显控交互设计、人员配置与协作、选拔与培训4 类人因问题现状。最后,重点阐述了无人机系统的人因标准体系架构设计、人-AI 高效组队设计、人与系统集成设计这3 项人因设计关键技术及其进展。

面向航空航天合金复杂结构的等离子电解抛光技术研究现状及展望

摘要:随着航空航天领域对零件表面质量和结构复杂度要求的不断提高,复杂结构合金表面高效精密抛光技术的发展受到广泛关注。系统综述了当前复杂结构表面抛光技术的研究进展,涵盖了传统机械抛光、磨粒流抛光、磁流变抛光、激光束与电子束等能量束抛光,以及电化学抛光等典型方法,分析了各类技术在加工效率、适应性及表面质量方面的优势与局限性。随后,重点分析了等离子电解抛光的材料去除及表面平滑机制。结合近年来的研究进展,归纳了等离子电解抛光的新方法;总结了关键工艺参数及其对表面质量的影响规律;介绍了等离子电解抛光技术在不同合金材料及复杂结构件表面抛光中的应用效果。最后,对合金复杂结构表面抛光技术进行了总结。特别地,指出当前等离子电解抛光为代表的高效精密抛光技术在复杂结构加工中的发展瓶颈,提出未来研究应聚焦于多物理场耦合机制解析、智能化装备开发及绿色可控工艺构建,以推动该技术在航空航天乃至生物医疗和精密模具等领域的工程化应用。

航空氢发动机轴承所面临的挑战及机遇

摘要:氢能作为一种理想的清洁能源,对助力航空工业脱碳有着重要潜力。探讨了航空氢发动机中轴承面临的典型问题,重点分析了氢脆、氢致开裂/剥落、氢鼓泡、应力腐蚀等氢损伤行为对轴承性能的影响,以及临氢/涉氢轴承的材料选择、设计参数、润滑方式和工况适应性等技术挑战。通过对不同轴承抗氢损伤设计的研究结论和技术手段进行对比分析,指出氢分布均匀化、应力均匀化及损伤均匀化是提高航空氢发动机轴承氢环境适应能力与运行稳定性的重要策略,并进一步展望了未来研究的方向以及航空氢能发展所带来的机遇。

航空航天用激光增材制造金属构件热处理研究进展

摘要: 航空航天用金属构件需同时满足高性能、低成本、高可靠性等要求, 铝、钛、镍三类合金由于具有优异的综合性能成为航空航天领域重点发展材料, 也是激光增材制造中重要的应用材料。选区激光熔化技术成形精度高、生产效率高, 可获得近全致密的复杂结构金属构件, 是目前增材制造的研究热点。热处理是增材制造金属构件后处理环节中的主要步骤, 在调整组织及最终性能方面起着重要作用。重点介绍了近年来面向航空航天用选区激光熔化增材制造Al-Si-Mg、Ti6Al4V 和Inconel 718 合金构件热处理工艺的研究进展, 并对其未来发展方向进行了展望。

太阳能飞机技术与应用发展研究

摘要:太阳能飞机是一种完全由太阳能驱动的绿色新能源航空器,具有高空长航时飞行、灵活作业和零碳排放等优势,是全球航空航天业重点发展的新兴领域。本文系统调研了国内外太阳能飞机的发展现状,梳理了关键技术图谱与面临的挑战,包括先进气动设计技术、高效低成本太阳能电池技术、高能量密度储能电池技术以及高效宽工况推进技术。在此基础上,基于能量平衡和质量平衡原理,建立了太阳能飞机总体性能仿真模型,预测了各组件重量、可持续飞行高度和载重能力的未来演化趋势。研究表明,太阳能飞机的发展方向以长航时、高空飞行的太阳能无人机为主,在军事侦察、环境监测和中继通信等领域具有重要应用前景。结合技术分析与性能预测结果,论证提出了太阳能飞机近、中、远期的发展目标与重点任务,并从总体思路、技术攻关和体系建设3 个层面提出了促进其持续、稳步、快速发展的发展建议,以期为我国太阳能飞机的领域布局和相关研究提供参考。

超高温热阻涂层研究进展

摘要:随着航空发动机涡轮前进口燃气温度的不断提升,传统的热障涂层难以有效阻隔高温燃气产生的近红外光波段热辐射,热辐射传热可透过涂层直接加热下层金属基体,损害热端部件服役寿命。本文结合作者的实验结果,综述了新型兼顾辐射抑制能力的热障涂层材料设计和结构设计,对比了传统热障涂层的近红外光学特性,深入探讨了目前用来提高涂层抑制辐射传热能力的方法。重点针对传统热障涂层YSZ 在短波红外波段不能有效阻隔红外辐射热传播的问题,对提高涂层的红外反射率或红外吸收率这两类降低热障涂层红外透过率的基本途径进行了分析,并对提高涂层红外反射率和吸收率的调控手段、影响因素、内在机理及优缺点进行了系统总结。最后指出新型辐射抑制涂层在材料和结构设计以及高性能计算辅助等方面的未来发展趋势和突破方向。

氮化硅陶瓷在航空航天领域的研究进展及应用

摘要:氮化硅陶瓷凭借其耐高温、耐磨损、高强度和优异的抗热冲击性能,已成为涡轮叶片、热防护系统和航空航天结构件的理想材料。然而,随着航空航天结构件向更高服役温度和轻量化方向的发展,氮化硅陶瓷在成型和性能方面的不足逐渐显现。此外,现有的性能检测多集中于常温、常压、瞬时状态等工况,难以反映氮化硅陶瓷在航空航天领域的真实服役性能,亟须改进。为解决这些问题,本文详细阐述了近年来氮化硅陶瓷在成型、性能检测、微观结构调控和力学性能等方面的研究进展,探讨该材料在航空航天领域的应用现状,并提出相关建议以推动氮化硅陶瓷在航空航天领域的创新与发展。

飞机雷达罩涂层材料研究进展

摘要:雷达是飞机的“眼睛”,也是飞机制导的重要部件,须通过雷达罩进行防护。由于雷达部件主要位于飞机头部,服役环境复杂,雷达罩材料须具备高透波、耐雨蚀抗冲击、抗静电等特性。然而,雷达罩材料主要为玻璃钢复合材料,其耐雨蚀和抗静电性能差,雨水侵蚀和静电积聚会干扰雷达信号传输,影响飞行安全。因此,采用耐雨蚀抗静电的涂层是有效的防护手段。本文重点综述飞机雷达罩涂层系统的特点和国内外研究现状,并展望涂层材料的发展和研究方向。作者根据飞机雷达罩的服役环境特点总结涂层的性能要求,并对耐雨蚀抗静电涂层系统的结构特点、防护机理及国内外研究进展进行分析。国内对飞机雷达罩涂层材料的研究起步较晚,涂层经过非弹性涂层到聚氨酯弹性涂层的迭代,又在聚氨酯树脂上进一步改性优化,提高了耐候性。而在抗静电涂层方面,还面临导电性能与介电性能的平衡以及涂层性能稳定性等难题。最后,简要分析飞机雷达罩涂层材料的发展,并建议在未来从涂层材料性能随环境因素的变化规律、涂层材料的损伤失效机制和涂层材料的多功能性兼容三个方面进行深入研究。

等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体材料研究

摘要:获得高品质、低成本的球形粉体材料是满足金属3D打印技术及制备高性能金属构件的关键环节。现阶段,快速凝固制粉工艺是制备金属3D打印粉体材料的核心技术之一。快速凝固技术是将金属、合金熔体直接雾化制得球形粉末,或通过高压雾化介质(水或气体)的强烈冲击,或通过离心力使之破碎,高速冷却凝固实现的。

低冰粘附防/除冰涂层的技术现状及研究趋势

摘要:结冰是一种常见的自然现象,冰的形成和堆积会给航空航天、舰船交通、电力系统、能源设施等带来许多安全问题。研究防/除冰材料及技术,提升防御结冰灾害的应对能力,对日常生活、工业生产、国防军工等具有重要意义。低冰粘附防/除冰涂层利用材料本身的性能显著降低冰与表面的粘附力,使冰在风力或自重作用下脱离,具有广阔的发展前景。本文首先介绍了冰的形成原理和结冰类型。随后,从纳米、微米等不同尺度总结分析了低冰粘附防/除冰涂层理论模拟方面的研究进展。根据降低冰粘附机制的不同,分别介绍了超疏水涂层、润滑表面涂层、低模量弹性体涂层、应力集中诱发裂纹涂层、低界面韧性涂层等不同类型涂层的除冰机制和制备方法。综述了冰粘附性的评价指标和实验方法,阐述了各种冰粘附强度测试方法的优缺点。最后,展望了低冰粘附防/除冰涂层未来的研究方向。