迈向智能驱动的高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究新范式

摘要:新一代高超声速飞行器因高马赫数、长飞行时间、过载大的特性,面临着极端气动加热与复杂力学环境,对减阻与降热性能提出了严峻挑战。聚焦高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究方法,系统评述该领域的研究进展及其范式转型路径。全面梳理了传统研究范式——实验、理论与数值方法的发展现状,并揭示核心挑战:实验数据稀疏性与多场耦合测量瓶颈、数值模拟的“精度-效率”权衡困境以及多尺度耦合建模理论与方法缺失。基于这些挑战,提出了以数据驱动、物理信息融合和多尺度耦合为核心的智能化科研新范式,并归纳了其技术分类与前沿进展。通过流体力学场景中的应用案例,深入分析了该新范式的创新机制及其在解决传统研究范式挑战中的优势和潜在应用思路。旨在通过对智能化科研新范式的深入洞察,激发研究人员的兴趣,推动高超声速飞行器减阻降热研究的持续发展与范式跃迁,为后续提升新一代高超声速飞行器的减阻降热性能提供重要的参考与启示。

MXene基复合材料在航空领域应用的研究进展

摘要:作为一种新兴的二维纳米材料,MXene凭借其独特的理化特性,如高导电性、大比表面积、优异的亲水性和活性表面等,近年来被逐步应用于航空领域。本文首先介绍了MXene的主要制备方法,如氢氟酸刻蚀法、原位生成氢氟酸刻蚀法、熔融盐刻蚀法、电化学刻蚀法、碱刻蚀法等。其次,总结分析了MXene及其复合材料在航空领域用作电磁屏蔽材料、吸波材料、防/除冰材料、防雷击材料和传感材料等方面的研究成果。最后,对MXene在航空领域未来的发展方向和面临的主要挑战进行了展望。

我国航空航天领域装备研制进展与展望

摘要:航空航天产业是国家战略性新兴产业的典型代表,相关装备发展既依托科技积淀与工业根基,也引领带动整体科技与制造体系的升级。本文梳理了过去10 年我国航空航天领域装备的代表性进展,研判了我国航空航天领域装备的整体格局与发展方向并进一步提出发展举措建议。我国航空航天领域装备研制进展表现在:军用航空的装备跨代升级与体系化探索、民用航空的自主研制与规模化商业运营、航空动力的核心技术攻关与保障能力建设、无人机系统的体系化发展与智能化演进,航天重大工程取得举世瞩目成就、运载火箭能力跃居世界前列、卫星及应用体系达到国际先进水平、商业航天蓬勃发展。我国航空航天领域装备发展方向为:先进飞行器的效能提升与构型多元化,先进动力的高效、低碳与多模式融合,先进机载系统的智联化、电气化与集成化,先进工业技术方面的材料革新、数智制造与软件生态构建,先进使能技术方面的全域感知、泛在互联与人工智能赋能;进出空间航班化、利用空间云网化、探索空间全域化。后续,可在构建数字赋能的正向设计能力、建立柔性高效的现代化智能制造体系、发展韧性强劲的航空航天产业链群、完善适应新业态的监管体系并参与国际标准制定、筑牢工程导向的基础研究等方面采取行动,推动我国航空航天领域装备高质量发展。

太空金属增材制造研究进展

摘要:人类在探索太空的路上不断前行,从太空飞行到登陆火星、月球等地外行星,人类的航天事业取得了巨大成就。与此同时, 建设地外行星基地以及修复与替换空间站和卫星零部件的需求也与日俱增。增材制造技术因其设计与制造的自由度高,在太空中制造领域具有广泛的应用前景。然而,太空中真空、微重力、粒子辐射、冷热温差等极端环境对太空增材制造技术造成了巨大的困难与挑战。目前,大部分太空增材的研究主要集中于非金属材料。介绍了太空金属增材制造技术的种类、实验方法以及制造过程与服役性能面临的挑战, 为太空金属增材制造领域的发展提供参考。

航空航天用Al-Li合金强韧化研究进展

摘要:Al-Li合金因其在实现航空航天领域结构件的轻量化生产中的卓越表现而备受关注。回顾了国内外Al-Li 合金的研发历程,介绍了其在航空航天领域的实际应用概况。总结了Al-Li 合金的主要制备技术,并深入探讨了微合金化技术、形变热处理技术和表面改性技术对Al-Li 合金力学性能的影响,分析了Al-Li 合金对应的强化机制。最后,对Al-Li 合金的强韧化研究进行了展望。

航空领域含孔结构挤压强化工具的研究进展

摘要:随着航空工业的快速发展,结构部件疲劳失效问题日益突出,特别是孔部位因应力集中而成为主要薄弱环节。孔挤压强化技术通过对孔壁施加径向压力,在孔壁表层引入残余压应力,已广泛应用于航空领域含孔结构的抗疲劳性能提升。本文系统综述了孔挤压强化工具的研发历程,重点分析了芯棒设计参数(挤压率、锥角及工作段)对残余应力分布、微观组织与疲劳寿命的影响。最后,本文对挤压工具机理深化、结构设计及优化等发展方向提出展望,为航空孔强化技术的优化提供参考。

国内外航天器超黑消杂光涂层的研制现状及产业启示

摘要:在空间光学系统中,具有高吸收性能的超黑涂层是抑制光学杂散光、提高光学系统检测信噪比和成像质量的关键材料,被广泛应用于航天器星敏感器、空间相机等产品。目前国内外常用的消杂光涂层技术有阳极氧化、超黑Ni-P、碳纳米管、黑硅、黑漆等,本文对国内外航天器常用消杂光涂层技术以及研制进展进行系统综述,揭示了国内在高性能超黑涂层的工程应用方面仍与国外存在差距,提出应当进一步促进产学研一体化,推进产品的工程转化应用,同时进一步开展耐空间环境的高性能材料研究的发展思路,为我国航天器消杂光涂层研制及产业发展提供启示。

固体火箭发动机复合材料推力裙结构优化

摘要: 本文对复合材料推力裙进行了结构优化。使用ANSYS 有限元软件分析了某类新型复合材料推力裙在承受载荷情况下的受力情况,对复合材料推力裙结构进行了三次整体优化,并使用有限元软件对结构优化后的复合材料推力裙进行静力分析。分析发现,结构优化后的复合材料推力裙变形量及应力状态有较好的改善,可为复合材料推力裙的后续设计提供一些参考。

涡轮叶片高温薄膜传感器喷墨打印制造方法研究

摘要:相较于溅射沉积、离子束蒸发等薄膜制造方法,采用喷墨打印直写沉积原位制造三维曲面高温多层薄膜传感器线路更为简单高效。提出一种利用喷墨打印技术精准制造薄膜传感器的方法,探究了墨水特性、打印参数、烧结参数等因素对薄膜沉积质量的影响规律,获得了陶瓷及镍基合金基底上高质量、高性能的薄膜线路。对薄膜传感器进行室温至1 100 ℃ 的标定测试,其平均赛贝克系数为46.8 μV/℃,升降温段热电特性曲线的重复率为99.96%,测量误差为±0.21%。

航空重油空气辅助喷射技术研究概述

摘要: 空气辅助喷射(AAFI)技术因其优异的雾化特性和燃料适应性,是解决高空环境下重油雾化差和混合气形成困难的关键技术。综述了AAFI 技术在低空经济和单一化燃料发展背景下的应用及其研究进展,并对其面临的挑战和潜在的发展趋势进行了前瞻性分析。结果表明:气动力是燃油雾化破碎的关键影响因素, AAFI 喷雾的纺锤形和锚型涡环结构通过气液相互作用和剪切层不稳定性增强雾化效果,受到喷雾场速度、喷嘴结构和闪急沸腾等共同作用。目前研究主要集中于喷雾形成的宏观过程,而对气液耦合微观界尺和整机环境适应性的研究相对较少。并且,气源供应是AAFI 技术的关键挑战,现有方案增加了动力系统质量,限制了无人机( UAV)的续航里程。此外, AAFI 技术在双燃料发动机和低碳/零碳燃料领域展现出广阔的应用前景,氢气、氨气和天然气等低碳/零碳燃料能够作为AAFI 的气相介质。