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。

航空金属材料热加工仿真研究现状

摘要:目前,双碳目标日益成为我国经济高质量发展的绿色引擎,而热加工作为改善金属材料使用性能的重要基础工艺,存在着影响因素众多、研发周期长的问题。因此,开展模拟工艺参数优化设定、多场耦合实体仿真以及精细化控制工艺,进行材料组织-变形-性能协同调控方法的研究是十分必要的。介绍了近年来国内外热加工数值模拟方法,并对典型航空金属材料热加工数值模拟研究进展进行了介绍,最后对未来发展方向进行了展望。

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。

3D打印技术发展趋势及其在商业航天上的应用

摘要:3D 打印技术具有对结构件复杂程度不敏感的特点,可实现轻量化、一体化、个性化产品的快速制造,已从原型制造逐渐向实际应用拓展,涉及航空航天、医疗、交通、电子等领域。由于金属3D 打印在航空航天领域有着先天的技术优势,在商业航天等新兴领域的应用越来越广。本文综述了3D 打印技术在不同领域的应用现状,重点突出在商业航天领域的应用,展望了3D 打印技术在商业航天上的广阔前景。

航空航天领域典型材料与零件的激光加工技术及其研究进展

摘要: 随着航空航天领域新材料和新结构的不断发展与应用,其轻质高强、异质复合等特殊材料特性,以及日益复杂且高精度的结构设计,对航空航天部件的高效、精密加工提出了更为严苛的要求。激光加工由于其无接触、精度好、效率高等优势,广泛应用于航空航天制造领域。本文从激光切割、激光焊接、激光打孔、激光表面处理4个方面探讨了其激光加工原理、典型应用与国内外研究现状,对比了激光加工与其他加工技术在航空航天领域的应用范围与优缺点,并提出了未来的发展方向。

新能源航空发动机发展战略研究

摘要:全球采用新能源代替煤炭、石油等化石能源的进程正在加快,新能源及其动力系统正在重塑世界发展格局;落实“双碳”战略目标、保障航空能源安全以及航空业可持续发展,都需要加快推动航空动力从传统化石能源动力到新能源动力的变革。本文阐述了太阳能、电能、氢能、核能、氨能、可持续航空燃料等新能源航空动力的发展意义,总结了新能源与航空动力融合的发展态势,综合分析了新能源到航空动力转换的工程实用性和应用场景。研究提出了新能源航空发动机的发展目标和发展重点:大力推动可持续航空燃料与自主航空动力装备协同发展,进一步加强电能和氢能航空动力技术攻关,持续开展太阳能航空动力应用推广和核能航空动力探索研究。研究建议,推动设立新能源航空技术与产业协同发展专项、加快新能源航空动力研发和使用进程、强化新能源航空动力产业的金融财税保障、构建新能源航空动力国际合作生态链,全面提升航空领域的科技创新能力与核心竞争力,支撑先进航空装备更新换代,促进航空产业不断优化升级。

智能航空发动机——本体智能化技术概述

摘要:智能化能提升什么、智能化的核心技术是什么、智能化靠什么实现,是目前在航空发动机领域应用智能技术面临的三个核心问题。本文从理解智能化思维与传统思维模式区别的角度去阐明上述三大问题,梳理航空发动机本体智能化的功能效用、核心技术和实现途径。通过文献梳理,总结出智能航空发动机与传统航空发动机的最大区别,即不在于结构和工作原理上的改变,而在于通过智能手段对数据利用的广度、深度和速度。可以进一步理解为,智能航空发动机摆脱了机械思维模式下追求参数因果关系的技术思路,转而追求大数据、多维度、高实时下的多源异构信息的关联性,从而能在常规技术水平下发挥出航空发动机的最佳性能,在新技术的匹配下更能实现发动机的性能跨越。

激光增材制造技术在航空制造领域的研究与应用进展

摘要:增材制造是一种实现复杂结构精密“控形”和高性能“控性”相结合的制造方式,在航空航天等高端制造领域具有极大的应用前景。通过以金属构件的选区激光熔化(SLM)和激光熔化沉积(LMD)工艺为代表,阐述这两种技术的发展历程、在民用飞机制造领域的适航研究进展和在航空制造领域的应用案例,并分析了激光增材制造技术在民用飞机制造领域的发展趋势及挑战。

生物质多环碳氢高密度航空燃料合成

摘要:高密度航空燃料是一类为提高航空航天飞行器的飞行性能而人工合成的液体碳氢化合物。与常规燃料相比,它具有高密度和高体积燃烧热值等优点,能有效提高飞行器的航程、航速、载荷等飞行性能。随着全球化石资源的日益减少和生态环境的持续恶化,以生物质为原料合成高密度航空燃料成为研究热点。本文综述了近年来由生物质平台分子及其衍生物合成多环碳氢高密度航空燃料的研究进展,主要介绍了高密度燃料合成中常见的构筑多环结构的C-C 键偶联方法,包括羟醛缩合反应、烷基化反应、羟醛缩合-氢化脱氧-分子内烷基化反应、Diels-Alder 反应、光照2+2 环加成反应、重排反应;讨论了催化剂对C-C 键偶联反应的影响因素;总结了大量的多环碳氢高密度航空燃料的性能,讨论了分子结构和组成对燃料性能的影响,取代基的适当引入、多组分燃料的形成是提高燃料综合性能的主要方法,以平台分子合成石油基型高密度燃料也是提高生物质高密度航空燃料综合性能的一种策略;最后,展望了生物质多环碳氢高密度航空燃料合成的新趋势。

空间太阳能电站关键材料技术需求展望

摘要:空间太阳能电站( Space solar power station,SSPS)作为可再生空间能源系统,需要基于大型展开结构与控制技术、高效太阳能转化技术、超大功率电力传输与管理技术、远距离无线能量传输技术、在轨组装与维护技术等多种关键技术协同应用进行构建。材料技术作为上述各类关键技术中最基础的技术支撑,也将面临更大的挑战。本文通过分析空间太阳能电站建设难点,阐释了大尺寸桁架、柔性太阳能电池、超大功率导电旋转关节、在轨原位制造等关键技术对轻量化、柔性化、智能化新材料的发展需求。