氢能源无人机关键技术研究进展

摘要:氢能源无人机作为新能源动力无人机中最具发展潜力的机型之一,其发展与绿色航空概念以及低空经济场景联系紧密。总结了氢能源无人机发展过程中涉及的关键领域和技术问题,并对相关研究进行了总结和梳理,旨在为氢能源无人机设计提供参考。首先对氢能源无人机的发展历史、技术优势、应用场景和常见机型进行了概述。然后以总体设计技术、结构设计技术、动力系统设计技术以及飞行控制技术4 大技术领域中涉及氢能源无人机的关键问题进行了分类探讨,分析了每个领域中所面临的技术前沿问题和国内外研究人员目前的相关研究。最后结合相关技术进展,对氢能源无人机的发展提出了建议与展望。研究表明,氢能源无人机的发展潜力仍未被完全发掘,需要多学科、多领域共同发力,发挥氢能在无人机增加续航时间、降低机载质量和助力绿色航空发展等方面的关键作用。

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。

航空发动机用锻造TiAl合金的研究进展

摘要:TiAl合金具有低密度、优异的高温力学性能等优点,可替代镍基高温合金应用于航空发动机转子叶片,一方面可以降低叶片质量,另一方面可以减小叶片转动过程中产生的离心力,有助于盘、轴优化设计,实现航空发动机结构减重。至今TiAl 合金的发展已历经三代,第一代TiAl 合金未获得应用,美国研发的第二代TiAl 合金4822、45XD 合金已获得工程应用,采用铸造工艺制备了多种航空发动机低压涡轮叶片,叶片长时使用温度为650 ℃。目前,国内外研发出了多种第三代TiAl 合金,包括TNM、TNB、G8 等,合金在750 ℃ 具有较好的综合力学性能,第三代TiAl 合金在航空发动机领域尚未获得工程应用。本文回顾了航空发动机用TiAl 合金的发展历程,简要总结了锻造TiAl 合金中固溶强化、沉淀强化元素的种类,评述了锻造TiAl 合金组织性能、熔炼工艺、热加工工艺以及应用等方面的研究历程与现状,分析了三相、双相锻造TiAl 合金的特点,阐述了两种第三代锻造TiAl 合金长时高温暴露后组织、性能演变情况,为航空发动机设计人员对第三代锻造TiAl 合金选材提供参考。

金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望

摘要:增材制造技术与传统铸造、锻造等方式相比,具有成形时间短、成形精度高、设计更自由等优势,是材料加工领域中最具有应用前景的技术之一,金属增材制造技术已在航空领域中得到广泛研究和应用。本文从技术原理、研究现状、航空应用等方面介绍了5种主要的金属增材制造技术,对比分析了国内外金属增材制造技术在航空领域中的研究和应用现状,阐述了增材制造技术对航空领域发展的重要性,并对金属增材制造的发展前景做出展望。

空天飞行器超轻质防隔热一体化复合材料研究进展与展望

摘要:新一代高马赫数空天飞行器正面临“热−力−化”多场耦合作用下极端“新热障”的严峻挑战,对热防护系统提出了轻量化、高效隔热、可重复使用及多功能一体化等严苛要求。聚焦“防隔热一体化”这一核心目标,系统梳理材料技术从被动承载向主动管理、从单一功能向协同防护的演进逻辑。以轻质烧蚀防隔热复合材料、可重复使用刚性隔热瓦及其一体化结构、耐高温气凝胶复合材料,以及柔性热防护复合材料4 类关键材料体系为主线展开深入分析,不仅总结了相关领域的最新研究进展,更揭示了其正经历从“单一材料性能优化”向“材料-结构-工艺一体化协同设计”的范式转变。最后,提出未来重点突破方向包括多尺度协同设计、可重复使用机理深化、智能化多功能集成及低成本高效制造,旨在为空天飞行器热防护技术的体系化创新与跨越式发展提供系统的理论支撑与清晰的技术路径。

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。

航空航天用气凝胶材料的研究进展

摘要:近年来,中国、美国和其他各国航空航天事业快速发展。我国“神州十三号”、美国Space-X“龙飞船”和Blue Origin“新谢泼德号”载人飞船的成功发射,标志着人类探索太空的进程又跨出了一大步。航空航天领域载人飞船的成功离不开高科技材料产业的快速发展,“一代材料,一代技术,代装备”,对材料的认识、研制、开发和应用是人类社会进步最基础、最原始、最本质的驱动力,它对整个国防事业的发展起着推动作用。气凝胶作为一类轻质多孔材料,因其高效的隔热特性在航空航天领域受到越来越多的关注。本文旨在总结SiO2、Al2O3、ZrO2等氧化物气凝胶和炭气凝胶、碳化物气凝胶、硼化物气凝胶等非氧化物气凝胶材料近年来在航空航天领域的研究进展,从分子结构设计、制备方法、热力学性能等方面进行了详细的讨论,以期为相关的科学研究提供参考和借鉴。

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。

高端装备用电子装联技术的发展现状及未来展望

摘要:随着航天器、国产大飞机及大尺寸无人飞行器等一批技术含量高、技术价值高及产业链地位高的新型高端装备持续发展,其核心电子信息模块亦随之呈现出产品集成化高、装配精度要求高及制造工艺流程复杂等新发展态势。作为电子制造的关键技术,这种新趋势给电子装联技术带来了新挑战和新发展。本文首先介绍目前电子装联技术面临的问题及挑战,继而从元器件电装技术优化、电装技术模块化优化及电装技术多元化衍变三个维度,遵循由点及面再到整体技术创新的逻辑系统地阐述了电子装联技术近年的发展情况,最后结合现状为电装技术未来的发展趋势提供了积极的思考与预测。

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。