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数字时代的航天系统工程

数字时代的航天系统工程

摘要：航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标，对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理，是支撑我国航天事业成功的重要法宝。进入数字时代，面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战，必需深入研究构建数字时代航天系统工程理论方法体系。在对航天系统工程的形成、发展和基本方法论述的基础上，提出数字时代航天系统工程的概念、特征和总体框架，对其转型变革进行系统分析总结。在新一代信息技术的赋能下，航天系统工程将实现以模型取代文档成为技术状态控制和质量管理的重要载体，以高效的在线协同实现研制和管理效率提升，以数据驱动实现精细化管控和科学决策，组织管理趋向于扁平化、融合化、敏捷化和协同化。在组织管理、使能工具、研制模式、质量管理、决策方式、供应链管理等方面将发生深刻变革。以上理论方法体系的提出，结合航天重大任务探索实践，为型号工程管理水平和科研生产能力提升提供理论方法支撑。
航空 2025年01月20日
空间燃料电池金属钛表面复合涂层制备与性能研究

空间燃料电池金属钛表面复合涂层制备与性能研究

摘要：金属Ti因其密度小（仅为不锈钢的0.6倍）和比强度高等特点，是轻量化空间燃料电池金属板材料的首要选择，但其在弱酸性环境中长时间工作容易被腐蚀。为了改善金属Ti双极板耐蚀性，采用多弧离子镀技术在金属Ti表面制备了由Ti过渡层及TiN表层构成的Ti/TiN 复合涂层，研究制备工艺参数对Ti/TiN 复合涂层微观结构及力学、电化学性能的影响规律。利用场发射扫描电子显微镜（SEM）分析涂层的微观形貌，利用X射线衍射仪分析涂层的相组成，利用纳米压痕仪评价涂层的力学性能，利用电化学工作站评价涂层在模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极工作环境下的耐蚀性。结果表明：制备工艺参数优化后的Ti/TiN复合涂层具有优异的表面质量和良好的耐蚀性，腐蚀电流密度为6.383 μA/cm2，是金属Ti腐蚀电流密度的0.6倍，Ti/TiN复合涂层显著提高了金属Ti 的耐蚀性，可为空间燃料电池金属双极板表面改性提供技术支持。
航空 2025年01月03日
吸波材料/结构及吸波-承载功能一体化结构研究进展

吸波材料/结构及吸波-承载功能一体化结构研究进展

摘要：随着现代科学技术的迅速发展，电子信息设备的普及极大改善了人们的生活质量，但随之也带来了电磁干扰与电磁辐射等安全问题，尤其是对于国防军工领域，雷达测试技术的改进升级使武器装备的生存力面对巨大威胁。因此迫切需要开发高性能的电磁吸波材料来抑制电磁干扰与辐射，防止信息泄露。本文以吸波材料与吸波结构应用为切入点，对各种吸波材料的电磁波损耗机制进行了系统地整理，同时探讨了吸波结构的主要应用手段，并以此为基础阐述了吸波材料与吸波结构的研究现状与发展趋势，进一步分析了目前研究发展中吸波材料与吸波结构具备的优势与不足，最后提炼出了吸波领域未来需要解决的关键科学问题，针对现今吸波材料与结构功能一体化研究的不足，提出了关于未来研究方向的关键性建议。在此所讨论的方法与提出的策略有望对未来吸波-承载结构创新型设计提供一定的指导。
航空 2024年12月27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
航空航天领域轻合金缺陷修复研究现状及发展趋势

航空航天领域轻合金缺陷修复研究现状及发展趋势

摘要：修复与再制造是经先进技术修复后使废旧产品质量达到甚至超过新品的操作。本文总结了熔化类修复方法（激光、电弧、电子束增材修复方法等）和基于搅拌摩擦的固相修复方法的研究进展。对比分析了各种修复方法的可修复缺陷形式、是否可连续送料、修复后样件强度及是否产生新缺陷等问题。以轴向送料的搅拌摩擦沉积技术及侧向送料的摩擦辊压增材制造技术为代表的可连续送料固相修复技术克服了金属构件在熔化类修复过程中易造成组织粗化，产生孔隙、裂纹的技术难题，是航空航天、轨道交通等领域的高强高韧铝合金、轻质镁合金等轻质合金构件修复领域的发展趋势。最后指出可连续送料固相修复技术的研究仍处于起步阶段，开展固相缺陷修复技术的理论研究、开展不同材料的缺陷修复工艺研究及工程化应用、加快相关修复装备的建立是未来亟需研究的重点工作。
航空 2024年12月11日
3D打印技术发展趋势及其在商业航天上的应用

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 2024年12月10日
镍基高温合金增材制造技术及其在航天领域应用进展

镍基高温合金增材制造技术及其在航天领域应用进展

摘要：镍基高温合金在高温环境下具有抗氧化性能好、力学性能优的特点，在火箭发动机、超燃冲压发动机等领域有着广泛的应用。增材制造技术以其“近净成形”的优势，可实现传统加工方式难以实现的含流道、薄壁等复杂结构件的成形，进一步推动了镍基高温合金在航天领域的应用。本文以增材制造技术研究最透彻的GH4169/IN718为例，概括了增材制造镍基高温合金的力学性能、微观组织特征，总结了增材制造高温合金在航天领域的应用进展。
航空 2024年12月09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
高能束表面改性技术在航空领域的应用

高能束表面改性技术在航空领域的应用

摘要：高能束表面改性适用于各种金属和合金，能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标，是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6 种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用，其中激光相变硬化通过马氏体相变强化金属材料表面；激光熔覆通过选择不同粉末实现表面修复和表面性能提升，重点在于控制裂纹缺陷；激光冲击强化可有效解决航空发动机部件高周疲劳断裂问题；强流脉冲电子束和强流脉冲离子束一方面需要提高设备的性能和运行稳定性，另一方面要针对航空部件应用开展深入研究；而离子束辅助沉积则可以通过制备固体润滑涂层实现对微动磨损的有效防护。最后，提出对高能束表面改性机理深入研究、发展专业化智能化装备和实现多种束源复合与集成的发展方向。
航空 2024年12月05日
航天用碳纳米管增强铝合金复合材料的力学与阻尼性能

航天用碳纳米管增强铝合金复合材料的力学与阻尼性能

摘要: 碳纳米管（CNT）作为增强体的铝基复合材料（CNT/Al）具有轻质、高强、高模量、易加工的性能优势，用作轻量化材料在航天航空领域具有巨大的应用前景。为了获得兼顾其力学性能和阻尼性能的轻量化结构材料，采用叠片粉末冶金与合金化方法制备了质量分数为1.5% CNT/2A12复合材料，并研究了不同时效条件下的力学性能与阻尼性能。在130℃时效6~14 h时，复合材料具有最佳的拉伸强度与延伸率，抗拉强度最高可达595 MPa（时效12 h），延伸率最高可达14.0%（时效8h）。复合材料的阻尼在0~180℃时变化不大，其在0.005左右，180~300℃时明显提高，300℃时可达0.05，阻尼性能受时效时间影响不大。复合材料的储存模量随测试温度升高而下降，在180~300℃时随振动频率升高而升高。时效条件为130℃-8 h 时，质量分数1.5% CNT/2A12复合材料性能兼具良好的力学性能与阻尼性能。
航空 2024年12月04日