航空发动机轴承概念设计主要影响因子分析
摘要：轴承作为航空发动机的重要零部件，在苛刻工作环境下常面临着失效的风险。介绍了典型结构航空发动机主轴轴承、附件传动齿轮箱轴承、减速器齿轮箱轴承的工作特点，重点分析了轴承设计时应满足的耐停车高温、润滑油中断运转能力、良好工艺性、先进的质量保证体系等要求，并进一步总结了轴承类型、材料、特殊结构、保持架类型、表面处理、润滑等概念设计主要影响因子，同时给出了相应的设计方法。
极端环境下航空航天复合材料设计进展及应用现状
摘要：综述了极端环境下航空航天复合材料的设计进展及应用现状。首先分析了国内外复合材料的研究现状，阐述了复合材料在军民用飞机、运载火箭等装备中的典型应用场景。在此基础上，重点探讨了温度载荷、机械冲击和化学腐蚀等极端环境因素对复合材料性能的影响机理，揭示了多场耦合作用下材料的损伤演化规律。在设计方法层面，深入阐述了组分设计、结构设计和铺层设计3 个关键环节的研究进展，特别强调了多尺度模拟方法和智能优化算法在提升材料设计方面的重要作用。最后基于当前技术瓶颈与未来需求，对航空航天复合材料的发展趋势进行了展望。
抗氧化烧蚀超高温陶瓷涂层研究进展
摘要：现代航空航天器的快速发展对其高温结构材料的性能要求日趋提高，超高温陶瓷（UHTCs） 涂层具有高熔点、优异的耐烧蚀性能和化学稳定性，是极具潜力的航天发动机、高超声速飞行器的热防材料。系统介绍了UHTCs涂层的发展概况，重点综述了碳化物和硼化物UHTCs的抗氧化烧蚀性能、研究现状和不足，并展望了该类涂层材料的发展前景和趋势，以期为耐烧蚀超高温复相陶瓷涂层材料的开发提供有益参考。
飞机迎风面蒙皮涂层高动态雨蚀损伤评价和机理
摘要：目的飞机在雨中高速飞行时，机体迎风面蒙皮涂层受到雨滴冲击作用而产生损伤，出现表面开裂、剥离等典型损伤，会降低结构的安全性和功能性，因此需要对蒙皮涂层的雨蚀损伤机理进行深入研究。方法利用一级轻气炮搭建的单射流试验平台和水切割装置改装的多射流试验平台模拟雨滴冲击。针对以碳纤维T300 编制材料为基体，表面涂有3 种同等厚度的聚氨酯涂层材料，在不同试验条件下对材料进行雨蚀试验研究。结果在 617 m/s 冲击速度条件下，以0°、15°、30°的冲击角度以及在15°冲击角度，430、490 和555 m/s 的冲击速度下对三种涂层材料进行单射流试验；对三种涂层材料在 350、370 和420 m/s 的冲击速度下，进行1 000 次冲击的多喷射流试验。结果表明：随着冲击角度和速度的变化，三种涂层材料的损伤趋势是一致的；典型损伤形貌相同，即当水锤压力低于涂层材料的屈服强度极限时，损伤区域由环形损伤包围中央未损伤区域构成；当水锤压力超过材料的屈服强度极限时，水锤压力结合侧向射流会造成1~2 倍液滴直径的损伤区域。多射流与单射流的试验结果具有相似性。结论通过对比单射流与多射流试验下涂层材料的典型损伤形貌可知，材料的雨蚀损伤机理与自身的力学性能关系密切。根据三种涂层材料在不同试验参数下的损伤结果，材料1 性能最佳，在多种试验条件下均有良好的表现，能够满足飞机在不同环境下的飞行需求。
NiTi合金与异种金属焊接及其在航天航空装备制造领域的应用
摘要： NiTi合金是一种具有重要工业价值的形状记忆材料，具有良好的形状记忆效应、耐磨性、超弹性和生物相容性，在许多领域都有极其广泛的应用前景.受限于其加工难度较大，为满足NiTi 形状记忆合金结构件的轻量化要求，通常需要将NiTi 形状记忆合金与其他易于加工的材料进行焊接.异质材料的焊接既能充分发挥材料本身的性能优势，又能大大减少由材料带来的系统集成的问题.文中主要介绍了NiTi 形状记忆合金与异种金属的熔化焊与固相焊方法，分析了焊接过程中面临的主要难题及其解决措施.最后文中在NiTi 形状记忆合金与异种金属焊接的基础上，介绍了其在航天航空制造领域的应用.文中总结了NiTi 形状记忆与异种金属焊接的研究进展，同时为优化异质金属焊接接头质量提供思路.创新点： (1) 总结了国内外对于NiTi 记忆合金的各种焊接方法及其面临的难题，归纳了目前已有的解决方法，为NiTi 形状记忆合金的高质量焊接提供新思路.(2) 介绍了NiTi 形状记忆合金作为特种材料在航空航天领域的应用.
基于拓扑优化的无人机机翼增材制造接头结构轻量化设计
摘要： 为实现大尺寸无人机机翼接头结构在轻量化、高强度与增材制造可行性之间的多目标协同优化，创新性地提出一种融合自支撑工艺约束的拓扑优化与静力学迭代协同设计方法. 基于选区激光熔化(SLM) 技术特性，采用变密度法(SIMP) 对Al-Mg-Sc-Zr 高强铝合金接头壁板进行拓扑优化，首次引入悬挑角θ≥45°的工艺约束，以应力不超过180 MPa 为强度目标、重量减少60% 为轻量化约束，实现了结构性能与制造可行性的同步优化. 通过有限元分析验证，优化后接头重量降低13.78%，最大等效应力由183.251 MPa 降至175.451 MPa(降幅4.4%)，应力分布更趋合理；最大变形量0.079 mm，仍满足0.1 mm 的变形极限. 结果表明，通过结构—工艺协同设计，实现了轻量化与承载性能的同步提升，为无人机承力构件"设计—制造一体化"提供了创新方法与实践依据.创新点： (1) 提出融合自支撑约束的拓扑优化方法，实现结构与工艺协同设计.建立性能与工艺适配策略，通过拓扑优化实现轻量化与应力优化.
机器学习驱动的航空增材制造技术典型应用与发展趋势
摘要：增材制造技术为航空航天领域复杂金属构件的一体化成形与轻量化设计带来了革命性机遇，该技术极为契合复杂轻量化结构、一体化成形功能部件以及快速迭代研发的迫切需求。以机器学习为代表的数据驱动技术，为解决航空增材制造的质量控制、工艺优化与创新设计难题提供了强大赋能。本研究系统综述了机器学习在激光增材制造过程在线监测与工艺参数优化中的技术路径，深入探讨了机器学习在冶金缺陷预测和力学性能评估方面的前沿研究，阐述了机器学习在多元合金开发与航空领域几何结构优化设计中的突破性应用。
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。
航空发动机用表面强化技术的发展与建议
摘要：航空发动机关键零件一旦发生疲劳失效，将危及航空器的飞行安全。疲劳失效主要起源于零件表层与亚表层的冶金、工艺、环境因素形成的缺陷，继而在服役累计损伤下扩展，造成零件突然无宏观塑性变形破坏，因此可能造成严重风险。表面强化利用金属零件表面冷作硬化引入微观变形层，可在不影响金属本体性能的前提下，大幅提高金属构件的疲劳、应力腐蚀开裂抗力等耐久性指标，特别适用于在高性能工况下长寿命服役的航空发动机部件。基于先进发动机的研制需求，本文对比国内外典型表面强化技术的发展现状，提出结构适应性增强、介质优化、智能化、融入强度设计等发展建议，并给出保障表面强化快速发展和有效应用的支撑策略，为新型航空发动机研制和表面强化技术发展提供决策参考和技术支撑。
航空结构用新型高性能损伤容限钛合金材料技术研究与发展
摘要：航空装备用高性能损伤容限型钛合金的材料技术创新，是支撑我国航空工业实现装备结构设计自主化、关键技术国产化及产业跨越升级的核心战略支撑。本文系统综述了国内外航空结构用损伤容限型钛合金的研究现状与技术进展，重点阐述了北京航空材料研究院在我国飞机结构用新型高性能损伤容限型钛合金的研制突破与工程化应用成果。研究提出，以“需求牵引、体系化发展、跨代研制”为核心原则，是推动我国新一代航空高性能钛合金材料技术迭代的根本路径。为此，通过突破合金成分精准设计、高纯洁净熔炼、大规格棒材均匀化成形、整体化锻件一体化加工及多尺度综合强韧化等关键技术，已初步构建具有自主知识产权的中国飞机结构钛合金主干材料体系，涵盖中强高韧、高强高韧及超高强韧三大类损伤容限型钛合金系列。同时，为满足航空装备轻量化与低成本化的双重需求，成功研发出新型中高强韧低成本损伤容限型钛合金材料及应用技术，实现了该材料三种典型显微组织的强韧性协同优化与性能最佳匹配，为航空装备结构轻量化设计与工程化应用提供了新途径。未来研究需进一步深度耦合人工智能辅助材料设计、增材制造等前沿技术，强化基础理论研究与工程化验证力度，为我国高性能损伤容限型钛合金材料的性能进一步提升与工程化广泛应用奠定坚实的理论根基与技术支撑。
