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大型复杂航天器在轨动力学关键技术与工程实践

大型复杂航天器在轨动力学关键技术与工程实践

摘要：随着航天重大工程的深入实施，大型复杂航天器呈现规模更大、性能更高、多载荷融合的发展趋势，涉及的在轨动力学问题更为复杂。在此背景下，本文面向大型复杂航天器动力学领域，系统梳理和总结了研究团队在“十三五”“十四五”时期的相应技术攻关与工程实践进展：以大尺寸可展开天线、激光通信终端、大型光学相机等典型载荷的工程应用需求为牵引，针对相关类型航天器的复杂结构在轨动力学行为预示、有效载荷受复杂在轨环境扰动时的稳定工作评估等问题，攻关了大口径环形天线柔性动力学非线性建模与降阶、大尺寸空间结构在轨展开动力学精确建模与高效仿真、多扰动源对高精高稳载荷的微振动评估、刚 ‒ 液 ‒ 柔耦合动力学建模与仿真、系统级热变形建模与仿真等关键技术；自主开发了大型复杂航天器动力学集成仿真软件。上述成果成功应用于大尺寸可展开天线类、高分辨率光学遥感类、星间激光通信类卫星的工程研制，顺利通过了地面试验和在轨飞行验证。进一步，把握当前大型复杂航天器工程研制、未来新型航天器研发等需求，展望了总体设计、动力学与控制、验证及预测等方面的技术研究方向。相关内容可为指导航天器设计与在轨使用、解决未来复杂航天巨系统中的动力学难题等提供参考。
航空 2026年05月11日
航天典型金属材料离子渗氮技术研究进展

航天典型金属材料离子渗氮技术研究进展

摘要：新一代航天器的发展对运动机构的承载能力、服役寿命及轻量化提出了更高要求，离子渗氮技术作为一种重要的表面强化手段，在空间机构高性能、长寿命、高可靠及轻量化制造中具有很高的应用价值。详细介绍了当前航天高强钢、钛合金与铝合金三类典型材料离子渗氮技术最新研究进展，结合未来工程应用需求提出了当前存在的差距及发展方向。
航空 2026年05月09日
航空发动机高温涂层腐蚀失效研究进展

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 2026年04月30日
新型超高温热障涂层材料研究进展

新型超高温热障涂层材料研究进展

摘要：随着航空发动机的更新换代，对热障涂层（TBCs）的性能要求日益严苛。传统陶瓷材料8YSZ 在高温环境下暴露出诸多问题，如烧结、相变及热腐蚀等，亟需新型材料替代。本文系统梳理了热障涂层材料的发展历程，重点综述了多元稀土氧化物掺杂稳定氧化锆、稀土锆酸盐、高熵陶瓷、氧化铪基陶瓷及其他新型陶瓷材料的研究进展，深入讨论了这些材料的高温相稳定性、热导率、热膨胀系数等热物理性能和硬度、断裂韧性等力学性能，并对超高温热障涂层新型陶瓷材料进行了总结与展望。超高温热障涂层材料的研究方法较为传统，其核心稳定机制和性能增强机理研究较少，缺乏系统性的、基于第一性原理计算和机器学习的高通量新材料设计，缺乏“成分- 结构- 性能”的精准构效关系，如何平衡“低热导率”、“高韧性”、“良好抗烧结性”和“相稳定性”这四大关键性能指标，仍是巨大的挑战。
航空 2026年04月29日
热障涂层的CMAS腐蚀与防护研究进展

热障涂层的CMAS腐蚀与防护研究进展

摘要：随着航空工业的不断发展，航空发动机性能逐渐提高，发动机涡轮前进口温度也不断提高，为改善涡轮叶片在高温下的服役性能，热障涂层（Thermal Barrier Coatings，TBCs）得到了广泛应用。然而，随着日益复杂的运行环境，TBCs表面的CMAS腐蚀问题日趋严峻，为解决这一问题，国内外学者从各个角度对CMAS腐蚀问题进行了大量研究，并提出了一系列的改进方法。基于目前国内外在TBCs的CMAS腐蚀问题上取得的研究进展，概述了CMAS问题的起源，介绍了CMAS的物相组成、结晶特征、黏度等特性，随后分析了CMAS作用于TBCs上的腐蚀机理，并从表面防护层制备、YSZ材料改性、新材料设计和仿生结构构筑四个方面介绍了当前CMAS腐蚀防护方法的最新研究进展。最后对超高温下TBCs抗CMAS腐蚀的研究方向进行了展望。
航空 2026年04月29日
基于专利的热障涂层技术发展研究

基于专利的热障涂层技术发展研究

摘要：热障涂层技术是高性能航空发动机不可或缺的关键技术之一，对于提高航空发动机性能和延长使用寿命具有重要作用。本文基于专利信息，对热障涂层技术发展趋势、技术构成、研究机构和重点专利技术进行了分析，并简要阐述了热障涂层技术未来发展方向，以期为进一步开展热障涂层技术研究提供参考与支撑。
航空 2026年04月28日
热障涂层辐射传热特性的研究进展

热障涂层辐射传热特性的研究进展

摘要：随着航空发动机、燃气轮机向着高推重比、高热效率的方向发展，涡轮进口温度（TIT）不断提高，热障涂层（TBCs）作为涡轮发动机热端部件中至关重要的热防护材料面临着严峻的挑战。研究表明，当燃气温度大于1 200 ℃时，热障涂层材料中辐射传热占总体传热的比例迅速增加，高温下热障涂层辐射传热特性研究显得尤为重要。综述了热障涂层材料、涂层结构对其辐射传热特性的影响，总结了热障涂层的光谱反射率、透射率、吸收率等光学性质与涂层材料及微观组织之间的关系，展望了热障涂层陶瓷材料辐射传热特性的研究方向。
航空 2026年04月27日
大气等离子喷涂热障涂层界面设计及寿命优化研究进展

大气等离子喷涂热障涂层界面设计及寿命优化研究进展

摘要：热障涂层是广泛应用在航空发动机和燃气轮机热端部件表面的隔热功能涂层，能够显著提高发动机的工作效率和服役寿命。然而，在服役过程中，热障涂层通常会在界面或近界面区域发生横向裂纹的萌生、扩展及合并，最终导致涂层失效。因此，提升界面及近界面区域的稳定性是延长热障涂层寿命的关键。本文系统性地综述了当前应用于热障涂层界面/表面的处理技术，涵盖喷砂、激光方法构筑界面三维结构以及激光表面重熔等方法。同时，深入分析了界面结构对氧化物生长、界面裂纹萌生与扩展，以及对热障涂层寿命的影响规律，并进行归纳和总结了相关研究成果。这些研究对热障涂层界面结构设计及寿命优化具有重要的指导意义。
航空 2026年04月24日
激光冲击强化机理及其在航空构件上的应用

激光冲击强化机理及其在航空构件上的应用

摘要：航空构件因服役环境恶劣、应力条件复杂等因素，常常发生疲劳断裂，这严重影响了航空发动机的安全可靠性。激光冲击强化技术因其具有在材料表层引入超过1 mm 的微观组织形变层和残余压应力层，并能极大提高材料的力学性能、提升金属零部件的疲劳寿命等特点，自诞生之日起便引起了广泛的关注，在航空发动机零部件的生产和修理中实现了批量化应用并取得了巨大的效益。首先概述了激光冲击强化的基本原理，分析了激光冲击强化对材料力学性能和微观组织演变规律的影响，揭示了激光冲击强化在提升金属零部件残余压应力、硬度、拉伸性能和疲劳性能等力学性能方面的显著优势。材料力学性能的变化和微观组织演变主要得益于激光冲击强化过程中等离子体诱导冲击波的应力效应，并就其微观组织演变过程总结激光冲击强化机制。此外，将深入讨论激光冲击强化在典型航空零部件方面的应用情况，分析总结了不同类型航空结构件的激光冲击强化特点与研究进展，探讨了激光冲击强化技术提升航空发动机系统安全可靠性方面的重要作用，旨在为进一步提升航空部件的综合性能提供理论参考。
航空 2026年04月23日
运载火箭表面防护技术及其研究进展

运载火箭表面防护技术及其研究进展

摘要：运载火箭是将人类制造的卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等各种航天器推向太空的重要载具，其中运载火箭表面防护技术是其成功发射的重要保障。概述了运载火箭表面防护技术，主要包括烧蚀性热防护涂层技术、非烧蚀性热防护涂层技术、环境适用性表面涂层技术和低温绝热材料技术等。烧蚀性热防护涂层是通过质量损耗带走热量的一种有机涂层，可分为两类：环氧类烧蚀防热涂层和硅橡胶类烧蚀防热涂层，前者存在附着力好的优点，但是高温易开裂，涂层韧性差，适用于较低热流密度防护；后者耐温性好，但存在烧蚀易粉化的缺点。非烧蚀性热防护涂层是一类高红外辐射率的陶瓷无机涂层，国外已经发展了三代非烧蚀性热防护涂层材料体系，适用于可重复运载火箭关键部位的热防护，但国内研究基础与工程能力相对不足。环境适用性表面涂层主要用于应对运载火箭地面发射时面临高盐雾、高湿热、高辐射等环境工况，发展了防辐射、抗静电等防护涂层。低温绝热材料起到超低温液氧/液氢工况保温隔热的作用，主要有泡沫材料和气凝胶材料，前者较后者施工工艺更为灵活，满足复杂形状的高效隔热。总结了近年来国内外运载火箭表面防护技术的发展现状和趋势，介绍了运载火箭卫星整流罩、推进剂贮箱和舱体尾部等不同部位面临的不同防隔热需求，为相关的研究工作提供了技术参考。
航空 2026年04月22日