复合材料在商用大飞机上的应用现状

摘要:复合材料在商用大飞机制造中的应用已成为不可逆转的主流趋势, 其使用比例不仅是衡量飞机先进性的重要指标, 更是反映航空制造业技术水平和创新能力的关键参数。近年来, 国内外商用大飞机上的复合材料使用占比正不断攀升, 这一趋势不仅推动了飞机性能的提升, 也促进了复合材料技术的快速发展。简要概述了国外商用大飞机使用复合材料的发展现状, 分析了复合材料在商用大飞机中的应用价值, 论述了复合材料在国外商用大飞机上的应用产品, 并对中国商用大飞机的发展历程进行阐述, 提出中国商用大飞机与国外先进水平相比还需提供复合材料相关产业链多个环节, 为后续发展提供一定参考。

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。

飞机可持续滑行技术理论进展与应用挑战

摘要:概述了飞机可持续滑行技术的主要类型与技术路线,围绕单引擎滑行、调度牵引滑行和机载系统滑行等典型技术,明确了不同滑行技术的作业原理、操作流程及关键控制节点;回顾了可持续滑行技术在环境效能建模与评估、物理特性分析及系统设计等方面的理论研究进展,提炼了不同滑行技术在滑行阶段的燃油消耗与污染物排放计量方法;结合国内外机场与航空公司的工程实践,整理了可持续滑行技术的应用现状,对不同技术在运行效率、设备适配性和操作复杂性方面的差异进行了对比讨论;在此基础上,从技术性能、成本效益、运行安全和适用场景等方面,对现有可持续滑行技术的局限性与适用条件进行了综合评估,并结合中国民航运行特点,对相关技术的推广应用进行了总结分析。结果表明:可持续滑行技术在降低飞机滑行阶段燃油消耗、碳排放和噪声污染方面具有显著潜力,不同技术在节能减排效果和运行特性上存在明显差异;单引擎滑行技术具有实施成本低、操作方式相对成熟等优势,适合在现有运行体系下推广应用;调度牵引滑行与机载系统滑行能够进一步减少主发动机使用时间,在节能减排方面表现更为突出,但对设备条件和运行组织提出了更高要求;总体而言,可持续滑行技术的规模化应用仍受制于技术成熟度、经济性、运行管理复杂性及法规认证等因素,应结合机场运行环境和机型结构,分技术路径推进试点应用与标准完善。

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。

航空发动机结构健康状态监测与评估研究进展

摘要:随着我国航空装备技术及产业的迅速发展,航空发动机的健康状态监测、故障诊断、趋势预测与状态评估等技术对于保障发动机高性能、高稳定性、高可靠性工作至关重要。航空发动机结构健康监测能够在飞行试验和服役全过程中对发动机结构状态进行监测与评估,通过开展科学的故障诊断与隔离、结构健康趋势预测与状态评估,进而实现对发动机结构的视情维护,提升发动机可靠性、维护性与故障可控性,以及应对紧急状况的能力,同时降低发动机费效比。围绕航空发动机结构健康监测与评估技术,系统分析了发动机健康状态监测对于推进系统与飞行器健康、稳定、安全运行的必要性,对于提高装备执行任务完成率、降低全寿命周期的费效比的必要性;详细阐述了国内外发动机健康状态监测的研究现状,梳理了应用于航空发动机结构健康状态监测与评估研究的先进传感技术、监测系统与方法、典型故障特征提取方法与健康状态评估方法等的研究进展,并对航空发动机结构健康监测与评估技术的发展趋势进行了展望。

航空高速齿轮服役温度预测模型研究

摘要:随着高速重载下航空传动服役温度的不断提高,齿轮胶合失效成为制约飞行器性能的关键因素。为高效预测航空齿轮服役温度,针对某航空发动机齿轮提出了一种基于顺序耦合的齿轮温度仿真分析方法,考虑固-液-气多相对流换热及不同齿面散热系数等因素,模拟了航空齿轮在不同工况下的本体温度和齿面闪温。经验证说明,该数值方法与ISO/TS 6336-20闪温法标准计算结果吻合良好,不同工况下接触温度最大偏差控制在10%以内;当传动系统输入转速为22400 r/min、转矩为119.4N·m时,分流大齿轮的接触温度达到242.6℃,齿轮胶合安全系数为1.22,存在胶合失效风险。所提出的仿真分析方法能有效预测航空等领域高速齿轮服役温度,为评估航空齿轮胶合失效风险提供了高效可靠的方法。