航空发动机高温涂层腐蚀失效研究进展

摘要:航空发动机中高温涂层部件在不同的工况下会发生差异化的腐蚀现象。简要介绍了YSZ热障涂层、MCrAlY涂层的主要失效模式,重点梳理了这两类涂层的典型腐蚀失效形式,包括酸性腐蚀、熔盐腐蚀、CMAS腐蚀等。酸性腐蚀是涂层在潮湿环境且一般含有氯、硫条件下发生的弱酸性腐蚀,腐蚀温度为常温。熔盐腐蚀主要针对航空发动机在海洋环境下YSZ热障涂层及MCrAlY涂层面临熔融态盐(如NaCl、Na2SO4)发生的腐蚀,腐蚀温度一般为500~1000℃。CMAS腐蚀主要是由沙漠、尘土环境下的复合氧化物引起陶瓷涂层失效,腐蚀温度一般高于1200℃。最后对YSZ热障涂层及MCrAlY 涂层的腐蚀失效机理及未来研究方向进行总结和展望。

航空发动机结构可靠性设计研究进展与展望

摘要:介绍了航空发动机结构可靠性评估与设计的研究现状,分别从航空发动机结构可靠性设计流程、可靠性指标分析、不确定性来源及表征、可靠性度量方法、结构可靠性分析方法及结构可靠性优化设计方法等方面探讨了现有研究的进展、挑战以及发展趋势。航空发动机结构可靠性设计方法应用于工程实践仍存在一定挑战,在多源不确定性建模及传播、数据驱动智能优化、可靠性试验验证、基于MBSE 的可靠性设计等方面需持续开展研究,以期构建以数据驱动、模型主导、仿真试验融合为特征的新一代可靠性设计体系,支撑航空发动机结构可靠性、性能与设计效率的协同提升。

飞机炭刹车盘制备中各工艺参数对其摩擦磨损性能的影响

摘要:炭/ 炭刹车盘的摩擦磨损性能对飞机获得高能量刹车时的高摩擦磨损特性有重要的影响。通过控制炭/ 炭(carbon/carbon,C/C)复合材料制备过程中各工艺参数可以得到高性能刹车的炭刹车盘。影响C/C 复合材料摩擦性能的因素有很多,综述了国内外研究现状,本文讨论了炭纤维预制体、致密化过程、高温热处理和机械加工对炭刹车盘摩擦磨损性能的影响以及这几个工艺参数的协同作用。

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。

石墨烯增强金属基航空复合材料研究进展

摘要:本文综述了石墨烯增强金属基航空复合材料的研究现状,归纳了该种复合材料的制备方法,讨论了石墨烯对其性能的影响及机制。指出目前高含量、排列石墨烯增强金属基航空复合材料的研究还比较缺乏,涉及的工艺参数、组织结构、界面化学及高温物理性能等相关问题仍需进一步研究,并提出未来的研究重点应由制备方法等工艺性探讨向微观复合构型设计的思路转变。

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。

航空发动机整体叶盘叶片前倾抛光工序规划

摘要:通过增加前倾角的前倾抛光工艺可降低表面粗糙度。探究前倾角对抛光表面质量的影响规律对提高整体叶盘叶片的抛光效率具有重要意义。通过砂布页轮前倾抛光实验,获得P400~P1200粒度砂布页轮抛光TC4整体叶盘叶片时,用在不同抛光次数、前倾角度下的表面粗糙度。实验结果表明,抛光表面粗糙度随着前倾角的增加呈下降趋势。分析了前倾角变化对抛光表面质量的影响机制,并从多个角度进行探讨。通过量化抛光效率,研究了各粒度砂布页轮抛光效率随前倾角的变化规律,并得到了最佳前倾角度;此基础上进行抛光效率最优的抛光工序规划,并通过抛光实验进行验证。实验结果表明,优化后的抛光工序规划能在较少工序内获得合格的表面粗糙度,验证了抛光工序规划结果的可靠性。该研究为TC4整体叶盘叶片砂布页轮抛光工艺的优化提供了理论依据和实践指导。

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。