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氢能飞机研制进展及产业化前景分析

氢能飞机研制进展及产业化前景分析

摘要：在航空碳减排引发各国广泛关注、航空运输业低碳化发展渐成趋势的背景下，突出氢能“高效、清洁、可持续”，可作为未来航空器最佳能源载体的特征，拓展氢能飞机研制与应用，具有重大的价值和广阔的前景。本文结合航空领域“双碳”目标研判了氢能飞机的发展背景，系统梳理了国外氢能飞机的前沿规划、我国氢能飞机总体研究及飞行试验的最新进展；详细分析了氢能飞机研制与应用关键技术体系，涵盖氢能飞机总体设计、液态储氢罐、氢燃料电池、氢燃料涡轮发动机、氢燃料航空内燃机、氢能飞机安全与适航技术、氢燃料加注基础设施。着眼未来氢能飞机的产业化发展需求，针对通勤 / 短氢能飞机构建了相应的总拥有成本（TCO）模型，测算结果表明2045 年前后通勤 / 短程氢能飞机将与纯电动飞机、燃油飞机的TCO基本持平。进一步提出了采取多技术路线同步发展、坚持动力先行、科学有序地开展研发、推进适航标准体系建设等发展建议，以期为航空科技革新、航空运输业高质量发展等研究提供参考。
航空 2024年03月18日
航空航天先进复合材料研究现状及发展趋势

航空航天先进复合材料研究现状及发展趋势

摘要：材料支撑了航空航天发展，而新时代建设航空航天强国的新使命对材料提出了新的需求。先进复合材料的高性能轻质化、耐极端环境、多功能智能化等特点极大了促进了航空航天技术更新。文章从复合材料发展现状入手，重点从结构类型及功能类型两方面分别介绍了复合材料研究的热点问题，最后展望了先进复合材料未来的发展趋势与方向。
航空 2024年03月08日
新时期我国民用航空发动机自主发展战略研究

新时期我国民用航空发动机自主发展战略研究

摘要：民用航空发动机是现代工业的科技高地、综合国力的象征，是我国构建“双循环”新发展格局的重要装备领域；我国相关行业起步较晚，正处于加速发展的关键时期，探讨民用航空发动机自主发展战略路径对推动交通强国、制造强国、航空强国建设具有重要价值。本文着眼民用航空发动机高质量自主发展，结合实地调研及深化研讨成果，系统梳理民用航空发动机的国际发展经验，分析我国民用航空发动机发展态势，识别内外部环境变化并洞察市场需求，凝练行业发展面临的迫切问题。针对“双循环”格局下民用航空发动机自主发展的“三步走”目标，论证提出了产业发展路径，即增强国内大循环内生动力和可靠性、提升产业链供应链韧性、形成“双循环”发展格局。研究建议，统筹布局未来绿色动力研发、构建飞发协调机制、加快形成多元支持模式、加强政策引导和支持，促进民用航空发动机产业稳健发展。
航空 2024年03月05日
等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体材料研究

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。
航空 2024年02月28日
双功能梯度碳纳米管增强复合材料旋转圆柱壳的振动分析

双功能梯度碳纳米管增强复合材料旋转圆柱壳的振动分析

摘要：对3种边界条件下旋转态双功能梯度碳纳米管增强复合材料（DFG-CNTRC）圆柱壳的行波振动特性开展了研究。首先，根据建立的DFG-CNTRC圆柱壳模型，分析了以金属-陶瓷功能梯度材料为基体的5种类型碳纳米管增强材料的性能参数。其次，基于Sanders 壳体理论和传递矩阵方法，考虑转速影响，推导了任一截面状态向量的常微分方程组和整体传递矩阵关系。最后，对简支-简支（S-S）、固支-固支（C-C）和固支-自由（C-F）3种典型边界条件下的动力学微分方程进行求解计算，验证了理论分析的正确性。研究表明，科氏力和离心力效应引起行波频率出现了分离现象和增大趋势，边界条件和碳纳米管体积分数对行波振动特性的影响显著，而基体材料体积分数指数对振动特性的影响较小，长度和厚度对结构振动特性影响均不同。
航空 2024年02月28日
激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

摘要：激光熔覆修复GH4169合金的拉伸性能具备各向异性，拉伸性能与受载方向和修复界面之间的夹角（界面角度）显著相关，研究修复后合金的拉伸各向异性可为GH4169合金构件的高性能修复奠定基础。基于数字图像相关（DIC）技术开展了不同界面角度下的修复后合金拉伸试验，结合光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等手段进行了界面区域微观组织及断口形貌观测分析，对激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸力学性能开展了研究。结果表明修复后合金的拉伸性能与拉伸载荷方向、枝晶生长方向的夹角呈负相关；拉伸试样的断裂主要是由Laves/γ相界面在拉伸载荷下分离引发裂纹成核和扩展造成的。当枝晶取向与拉伸载荷的夹角较小时枝晶间较大尺寸的不规则Laves相破碎成小颗粒并随基体γ相一同移动，断裂后韧窝较深，抗拉强度和屈服强度较高；当夹角较大时枝晶间Laves/γ相界面剥离导致裂纹形核，而后快速扩展，断口呈大量阶梯状的枝晶沿晶断裂形貌，拉伸性能较差。研究阐明了不同界面角度对修复后合金拉伸性能的影响机理，可为激光熔覆修复GH4169高温合金构件拉伸性能的综合评估提供基础。
航空 2024年05月19日
航空航天结构轻量化设计制造技术发展现状与挑战

航空航天结构轻量化设计制造技术发展现状与挑战

摘要： 轻量化技术是指在满足结构性能需求的前提下，通过对材料、结构和制造工艺等方面的优化，减少结构质量的技术，已经成为新一代航空航天装备发展的关键技术之一。本文首先分析了轻量化技术的发展历程。其次，从设计原理、组成方式和优化方法角度，介绍了仿生结构设计、胞元结构设计和高效拓扑优化设计三类轻量化设计方法。然后，从轻量化制造工艺和模式的角度阐述了增材制造、协同制造和复合材料制造在航空航天结构轻量化制造中的应用。最后，讨论了轻量化技术面临的挑战和未来的发展。
航空 2024年10月12日
激光增材制造在航天领域的实践与展望

激光增材制造在航天领域的实践与展望

摘要：航天装备大型化、精密化、高性能化的发展趋势使传统加工工艺在航天构件制造方面面临挑战，具有复杂结构一体化成形、高精度成形特性的激光增材制造技术为航天构件的高质量生产提供了新途径。航天领域对极限制造和柔性制造的需求日益增长，激光增材制造的工艺、设备、产线正面临严峻考验。从航天构件典型结构特点入手，阐述了激光增材制造工艺在航天构件高质量制造方面取得的进展。进一步，以航天构件发展需求为导向，介绍了激光选区熔化成形装备和激光熔化沉积装备在航天领域中的发展现状及设计方向。同时，针对航天构件生产中多品种、小批量的特点，探讨了增材制造生产线在提升制造效率、降低成本和提高可靠性方面的最新进展。从激光增材制造工艺、设备和智能生产线三方面入手，系统地介绍并分析了激光增材制造技术在航天领域中的应用现状，并对其发展前景进行了展望，为激光增材制造技术在航天领域中的进一步应用提供了指导，也为该技术在航天制造中的深入发展指明了方向。
航空 2024年12月26日
航天用镍基高温合金粉末床熔融技术研究进展

航天用镍基高温合金粉末床熔融技术研究进展

摘要：采用激光粉末床熔融技术（LPBF）制造镍基高温合金具有较大的生产潜力，在航空航天领域有着广泛的应用，因此这一技术受到了高度关注。近年来，为了更好地了解LPBF-镍基高温合金的性能和使用极限，相关学者对其开展了大量的研究工作。本文基于近年来多项LPBF-镍基高温合金的研究，阐述了该领域的研究目标和重要发现，并列举了LPBF 镍基高温合金在航天工业中的具体应用。总体分析了工艺参数和热处理对镍基高温合金及其复合材料增材构件组织及力学性能的影响，以及LPBF过程中常用的建模方法及研究进展。最后，对LPBF-镍基高温合金的未来发展方向提出了展望。
航空 2024年12月06日
航空薄壁零件切削加工技术研究进展

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。
航空 2024年12月02日