新一代航空发动机新结构设计及其对新材料与新工艺需求分析

摘要：随着航空动力技术的不断演进，发动机的结构设计、材料及制造工艺三者协同发展，为发动机性能的提升提供了关键支撑。一代发动机，一代结构设计方法，一代材料与制造工艺。尤其是近年来，伴随着发动机需求的复杂化和多样化，新结构、新材料和新工艺逐渐呈现出跨代创新的发展趋势。系统对比了各代军用涡扇发动机在结构设计、材料应用及制造工艺方面的特点，揭示了新一代航空发动机的3 大核心技术创新方向：在结构设计领域，聚焦高结构效率整体式设计、高推进效率轻质化设计和长寿命高可靠结构设计，深入解析了空心点阵、拓扑优化、微纳仿生、耐高温/隐身/透波一体化多功能结构和变体结构等突破性技术；在材料创新方面，确立了超耐温结构材料、轻质高强材料、隐身材料、智能超材料等关键材料的材料体系，着重分析了这些新型材料在极端服役环境下的性能要求与应用前景；在制造工艺方面，分析了激光加工、增材制造、微纳制造及智能制造等先进制造技术对复杂构件成形和质量控制的革命性影响，构建新一代航空发动机制造技术体系。旨在为航空发动机的未来发展提供前瞻性参考与指导。

航空 2026年07月07日 1 点赞 0 评论 132 浏览

折纸超材料及其在航空航天领域的应用与展望

摘要：随着航空航天技术的快速发展，未来航天器对结构、性能和功能的要求愈加严苛，轻量化、高强度、具备多功能和多模态变形能力的材料设计成为关键需求。折纸超材料因其独特的几何设计和力学特性，具有可重构、多稳态和能量吸收的特性，已成为航空航天领域的研究热点。这类材料通过精密折叠结构，结合现代数学建模与材料科学，具备可调控变形、轻量化、易展开与回缩等优势。在航天领域，折纸超材料不仅可应用于可展开结构（如天线、太阳能帆板等），还在减震、吸能、防护等方面展现出潜力。折纸超材料的可编程几何特性赋予航天器自适应变形能力，能应对太空环境中的外部压力和温度变化，提升结构可靠性与寿命，并有效降低发射成本。综述了折纸超材料的特性、设计方法、制造技术及应用，探讨其在航空航天中的发展趋势与未来研究方向。

航空 2025年11月04日 1 点赞 0 评论 752 浏览

航空航天先进制造理论与技术研究现状及趋势

摘要：先进制造理论与技术是科技进步和社会发展的基石，也是支撑航空航天工业及国防建设的基础，同时也是促进高端装备革新的关键。但是，随着新材料新结构的发展，传统制造技术难以满足航空航天领域关键零部件加工要求。因此，先进制造理论与技术成为航空航天领域的重要研究方向，获得了快速发展。首先介绍了航空航天先进制造理论与技术的内涵和特点，总结了高速/超高速加工、精密成形制造、微细与纳米加工、原子及近原子尺度加工、现代特种加工、快速原型制造以及绿色制造等航空航天领域典型先进制造理论与技术的基本原理、应用领域以及适用材料范围。其次，归纳了先进制造理论与技术的最新研究进展，包括高速高效加工技术、高性能复合加工技术、智能控制加工技术、大型化、微型化以及新兴材料技术。再次，深入探讨了当前先进制造理论与技术所面临的主要挑战和未来的发展趋势。随后，阐述了先进制造理论与技术的工程应用和设计制造一体化，并强调其在航空航天制造领域的重要地位。最后，分析了航空航天新一代先进制造理论与技术涉及的前沿领域，明确未来发展要点，指出重点发展方向。

航空 2025年11月03日 1 点赞 0 评论 781 浏览

变形高温合金及其制备工艺研究进展

摘要：本文综述了近十余年本课题组在变形高温合金及其制备工艺方面开展的研究工作。一方面为航空航天用变形高温合金，包括用于750 ℃ 以上的高强度难变形高温合金、兼具结构与功能特性的新一代低膨胀高温合金、高温高强紧固件用变形高温合金等，阐述这些新材料的组织特征与典型性能；另一方面为核反应堆用变形高温合金，介绍耐腐蚀抗辐照的高温核结构材料的研制进展与组织性能特点。同时，介绍变形高温合金细晶均质棒材热挤压开坯工艺、空心薄壁长轴类锻件热挤压成形工艺等先进技术的研究进展。最后，对我国变形高温合金材料研发、工艺技术发展及产业前景进行展望：（1）构建自主正向研发体系；（2）突破全流程稳定化制备技术；（3）拓展跨领域应用；（4）深化返回料规模化再生利用。

航空 2026年08月12日 1 点赞 0 评论 15 浏览

重型燃气轮机涡轮叶片用定向柱晶/单晶高温合金应用现状

摘要：重型燃气轮机（HDGT）高温涡轮叶片的设计寿命通常达到数万小时，其服役环境呈现高应力、长时热暴露及高盐/高硫等复杂介质诱发的热腐蚀耦合特征。本文系统综述了HDGT 用定向柱晶（DS）与单晶（SC）镍基高温合金的研究现状与发展趋势。首先，明确了工业燃机“高温前级高性能化、低温后级经济化”的分级用材策略，指出其核心设计逻辑已由追求瞬时极限强度转向保障长期组织稳定性。其次，重点探讨了合金成分设计的演变，分析了以降低Re 含量、优化W/Mo 配比及提高Cr 含量为特征的“低Re 设计哲学”，旨在抑制长期服役中拓扑密排（TCP）相的析出并提升环境适应性。随后，针对HDGT 叶片尺寸巨大的特点，梳理了大尺寸叶片制备中由尺度效应引发的热-溶质-应力多场协同失稳问题，以及枝晶偏析对服役性能的“组织继承效应”。最后，阐述了长寿命服役下蠕变、疲劳与环境损伤的多机制耦合演化规律，并重点展望了修复延寿技术在全寿命管理中的工程应用，指出其未来发展的核心：在不破坏原有单晶或定向晶体结构完整性的前提下，实现大尺寸叶片表层防护体系的重建与内部退化组织的高效恢复。突破大尺寸复杂结构叶片的铸造良率瓶颈、提升极端工况下的抗热腐蚀能力是当前面临的核心挑战。未来研究应聚焦于力学-环境性能的协同优化及基于物理机理的寿命预测模型，以支撑下一代高参数燃机的研制。

航空 2026年08月11日 1 点赞 0 评论 23 浏览

单晶高温合金研究进展

摘要：单晶高温合金具有优异的综合性能，在先进航空发动机上获得广泛应用。本文综述了单晶高温合金强化机制与成分设计、定向凝固与晶体生长、固态相变与热处理以及力学行为方面的发展，重点介绍了北京航空材料研究院具有我国自主知识产权的高性能、低成本单晶高温合金的发展，探讨了单晶高温合金的发展方向。

航空 2026年08月04日 1 点赞 0 评论 52 浏览

国内航空发动机用树脂基复合材料及应用现状

摘要：先进航空发动机性能的提升对整机结构轻量化提出更高要求，树脂基复合材料是实现航空发动机轻量化的关键材料之一。近年来，北京航空材料研究院聚焦航空发动机冷端部件应用的需求，系统研发了航空发动机高韧性环氧树脂、耐高温高韧性双马树脂、耐高温聚酰亚胺树脂以及高韧性热塑性树脂基复合材料。本文在总结国外航空发动机用树脂基复合材料进展概况、航空发动机发展对树脂基复合材料的要求的基础上，以北京航空材料研究院相关研制进展为代表，介绍国内航空发动机用树脂基复合材料研发和应用方面的主要进展，并提出航空发动机用树脂基复合材料未来发展趋势和重点。总体来讲，国内航空发动机用树脂基复合材料在耐高温性能、抗冲击性能、结构功能一体化、整体制造技术等方面取得突破，并实现在航空发动机风扇叶片、包容机匣、外涵机匣等的批量应用。面向未来航空发动机需求，树脂基复合材料将向耐高温化、高韧化、结构整体化、工艺自动化与智能化、全寿命周期低成本化等方向不断聚焦。

航空 2026年08月03日 1 点赞 0 评论 61 浏览

基于机器学习的航空材料疲劳寿命预测研究进展

摘要：航空装备材料对安全性与可靠性要求极高，而疲劳性能是其核心性能指标之一。传统的疲劳预测方法依赖大量实验，成本高、周期长，难以满足现代航空工程对高效、精准评估的需求。近年来，机器学习在航空材料疲劳寿命预测中展现出显著潜力。本工作系统综述该领域研究进展，重点涵盖主流模型与建模流程，梳理纯数据驱动方法与融合物理机制方法的核心思路与关键成果，聚焦物理信息嵌入对提升模型精度、可信度与可解释性方面的作用，并评述数据层面、复杂失效机制的信息挖掘不足、模型可解释性与工程应用信任度不足和复杂工况适应性不足的局限性，未来需重点突破构建标准化、高可信度的疲劳数据集，建立面向任务的物理知识自动融合机制，推动面向复杂工况和结构件层级疲劳预测等研究方向。

航空 2026年07月28日 1 点赞 0 评论 68 浏览

第一性原理在热障涂层研究中的应用

摘要：热障涂层（thermal barrier coating, TBC）是降低航空发动机、燃气轮机热端部件表面温度的关键技术。随着发动机服役温度升高，TBC工作环境更加恶劣，传统的Y2O3部分稳定ZrO2（yttria partially stabilized zirconia, YSZ）TBC 面临着相变、高温烧结、环境沉积物（CMAS）腐蚀等严重问题，服役寿命大幅下降，严重威胁发动机安全运行，急需开发新型TBC 材料。随着计算材料学和机器学习技术的发展，传统上依靠实验来寻找新型TBC 材料的方法逐渐被理论计算所取代。第一性原理作为一种有效分析方法，能够大幅度降低新材料的研发周期与成本，对新型TBC材料的开发起到极大推进作用。利用第一性原理计算可以预测TBC材料的热物理性能、力学性能以及TBC在复杂服役环境下的稳定性。本文总结了第一性原理在新型TBC材料开发、涂层CMAS腐蚀行为和机理研究方面的应用进展，并对第一性原理在TBC 研究领域的发展前景进行展望。

航空 2026年07月27日 1 点赞 0 评论 57 浏览

空间站微重力复杂等离子体实验载荷与科学研究进展

摘要：复杂等离子体是由电离气体与介观颗粒组成的一种复杂系统，作为软物质的等离子体态，在基础物理与应用研究方面具有重要的意义与价值，也一直是空间站微重力实验的重要组成部分。讨论了复杂等离子体的基本性质，着重描述了颗粒充电机制与测量方法，分析了颗粒相互作用原理与外场受力情况。介绍了和平号空间站与国际空间站4 代实验载荷的技术特点，涵盖颗粒光致带电以及直流与射频等离子体放电，综述了6 个具有代表性的研究课题，包括电荷诱导颗粒凝结、三维结晶与熔化、双分散复杂等离子体相分离、电流变效应与链结构自组织、放电极性反转诱发尘埃声波与频率同步现象、颗粒流驱动流体涡旋，并结合实验室匹配研究进行了对比分析。最后，介绍了未来国际空间站与中国空间站实验载荷的初步设计方案与主要功能。

航空 2026年07月20日 1 点赞 0 评论 76 浏览