用于预腐蚀航空铝合金材料疲劳寿命分析的腐蚀当量裂纹的抛物线模型

为了节省直升机材料研制费用并缩短研发周期,本文试图以理论模拟方法代替腐蚀疲劳试验。试验测定了2种航空铝合金材料LD2CS和LD10CS的预腐蚀疲劳性能,根据试验观测现象和断口扫描电子显微镜(SEM)分析结果,建立了新的腐蚀凹坑当量裂纹的抛物线模型,并基于线弹性断裂力学方法推导了预腐蚀铝合金表面腐蚀凹坑当量裂纹的应力强度因子新公式,发展了疲劳载荷作用下航空铝合金材料的预腐蚀疲劳寿命估算方法。最后,采用本文的模型和算法对2种铝合金材料LD2CS和LD10CS的预腐蚀疲劳性能进行了模拟,发现本文所提新模型和算法的模拟结果与试验数据吻合良好,预测得到的预腐蚀铝合金疲劳性能比传统的半椭圆模型和半圆模型具有更高的预测精度。     

复合型雷达吸波材料结构优化设计的数值计算

基于多层复合型雷达吸波材料的设计要求构造了多目标优化的模型,将基本遗传算法(SGA)改进为自适应-混合遗传算法(MAHGA),通过数值计算为多层雷达吸波材料的结构优化提供了依据,依据计算结果制备了多层复合雷达吸波材料并进行了反射率和电磁参数测试实验,实验结果与计算结果吻合较好,复合材料具有良好的吸波性能,在8~18GHz低于-10dB的带宽可达7.8GHz,最大衰减量为-34.6dB,总厚度为3.5mm。     

考虑旋翼调制影响的直升机RCS特性分析及评估

考虑旋翼调制的影响,建立了适合于直升机全机雷达散射截面(RCS)特性计算的“面元-边缘法”.兼顾计算效率和精度,在外形变化剧烈地区域,网格进行加密处理,并保证电磁网格密度和尺度满足雷达波波长大小的比例关系.以桨盘倾倒方式计入桨叶的挥舞和变距运动,采用准静态法模拟旋翼对全机RCS特性的影响.分析了某直升机RCS极化、姿态、频率响应特性,并根据直升机RCS和雷达探测距离关系,提出了4级预警机制和角域范围.研究表明:旋翼转动时全机RCS动态响应具有连续性和对称性,振荡区散射水平强,RCS幅值为-5~12dB ·m2;奇数片桨叶比偶数片桨叶的RCS减缩2~5dB ·m2,且有利于控制直升机RCS包络线和散射峰值的时域响应,增强雷达隐身性能.      

材料基因组技术内涵与发展趋势

材料基因组计划旨在变革材料传统研发模式,从而缩短材料研发周期并降低其研发成本.主要从航空材料领域对材料基因组技术需求的角度,对材料基因组技术的具体内涵进行阐述与讨论.提出发展材料基因组技术需要建设的主要内容包括高通量计算、高通量实验、以及材料信息学与数据库平台.在发展方向上,提出发展材料信息学与数据库、集成计算材料设计、材料虚拟工艺、材料虚拟服役四方面技术与能力.     

强强联手开发复合材料设计软件

作为专业化工程软件供应商Vistagy公司将与虚拟打样模拟供应商ESI集团扩大合作,向航空航天制造商提供最完整的虚拟3D工程环境,用于先进复合材料的产品设计及分析,可以加速开发周期并显著减少样件及保证产品精度。双方合作可提供在Vistagy的Fiber-SIM(R)软件与ESI集团的SYSPLY软件之间的数据集成,前者用于复合材料结构设计以及存储及共享非几何定义数据;后者用于这些结构的分析及优化。FiberSIM中的细节设计息(如纤维取向或材料性能)可自动及有效与SYPLY共享,对结构分析模拟提供最精确的以及更新的设计细节。从设计到制造的开发过程均可保证工程人员能验证产品性能并制造出符     

电子束物理气相沉积Nd2O3和Yb2O3共掺杂的YSZ热障涂层研究

采用固相烧结的方法制备了10 mol% Nd2O3和Yb2O3共掺杂的YSZ(3.5 mol% Y2O3部分稳定的ZrO2)材料.掺杂材料为t/t'相,而8YSZ则为t/t'与m的混合相.测试结果表明:1 100 ℃时掺杂材料的热扩散系数为4.10×10-7 m2/s,而8YSZ(8 wt.% Y2O3部分稳定的ZrO2)的则为6.41×10-7 m2/s.在200～1 300 ℃温度范围内,掺杂材料的比热容均大大低于8YSZ.电子束物理气相沉积的掺杂材料的热障涂层陶瓷层为树枝晶结构.1 100 ℃下,掺杂材料的热障涂层热循环寿命为350～500 h,而同等条件下8YSZ涂层仅为160～200 h.     

基于超大涡模拟的燃烧室气动性能仿真研究进展

航空发动机燃烧室涉及旋流、雾化蒸发、掺混、化学反应、湍流与火焰相互作用等多尺度强耦合物理化学过程,相关的高 精度建模和数值模拟面临极大的挑战。超大涡模拟是近些年发展的兼顾计算精度、计算效率和强鲁棒性的数值模拟新方法,具备 试验室尺度和复杂工程应用场景下湍流流动与燃烧仿真能力。针对航空发动机燃烧室相关流动与燃烧基本特征,阐述了超大涡 模拟的理论方法及特点,从旋流流动、湍流燃烧、液雾雾化、碳烟生成、燃烧不稳定等典型多物理过程,以及双旋流模型燃烧室和高 温升燃烧室气动性能集成仿真等方面介绍了超大涡模拟的研究进展,对涉及的物理机制进行了分析,为超大涡模拟在航空发动机 燃烧室中规模化工程应用提供了坚实支撑。超大涡模拟在较低的计算资源消耗下具备与传统大涡模拟相当的计算精度,是一种 经济可承受的燃烧室高精度气动性能仿真新方法。     

非预混喷注对旋转爆震发动机影响的数值研究

为了研究真实情况下非预混喷注对旋转爆震发动机工作过程的影响,采用氢氧7组分8步化学反应的基元反应模型,忽略黏性、热传导和扩散等输运效应。对真实情况下燃料(H₂)和氧化剂(Air)分开喷注的旋转爆轰发动机进行三维数值模拟,深入分析了非预混条件下的旋转爆震波流场结构,探讨了燃料喷注方式对发动机性能的影响。计算结果表明:本文方法可有效模拟燃料与氧化剂非预混喷注的旋转爆震波流场。在给定的计算条件下,不同喷注方式发动机的爆震波平均传播速度大约为1640~1840 m/s;平均推力为90~100 N;基于混合物的比冲为820~900 m/s。随着燃料喷注位置的前移,发动机性能明显提高;燃料喷注角度对发动机性能影响较小,随着喷注角度的减小,发动机性能逐渐提高,提高幅度较小;燃料双侧喷注的性能明显优于单侧喷注。旋转爆震发动机的性能与燃料/氧化剂的冷流掺混效果成正比。     

红外反射材料In（Sn）2O3（ITO）的微波吸收性能

测试7.7vol%和15.8vol%In(Sn)2O3(ITO)/石蜡在2~18GHz的介电谱。测定10vol%和20vol%In(Sn)2O3(ITO)/环氧树脂在2~8GHz的反射率。结果显示,ITO材料具有很好的介电损耗。当涂层厚度d=3mm时,两种涂层分别在4.51GHz和6.27GHz有-10.5dB和-14dB的反射率。理论值显示,15.8vol%ITO/石蜡复合材料在4.56~11GHz的反射率低于-10dB,有好的吸波性能。同时分析ITO的介电损耗机理。     

结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用

对多层阻抗渐变的吸波结构设计思想进行了分析,介绍了多层阻抗渐变思想在吸波层板和泡沫两类结构吸波材料设计上的应用。理论计算与试验验证结果均表明,采用多层阻抗渐变设计能够使吸波层板和泡沫的吸波带宽向低频拓展,同时显著提高吸波泡沫的吸收强度。具有三个阻抗渐变吸收层的4 mm厚吸波层板在5~18 GHz频段反射率小于-10 d B;具有六个阻抗渐变吸收层的22 mm厚吸波泡沫在2~18 GHz频段反射率小于-10 d B,其中在6~18 GHz频段反射率小于-20 d B,8~12 GHz频段反射率小于-30 d B。多层阻抗渐变设计是提高结构吸波材料吸波性能的有效手段。     

铝锂合金材料发展及综合性能评述

在抗疲劳设计等工程应用中,对材料综合性能的准确把握是使用材料进行设计的基础。作为一种航空材料,铝锂合金因具有高比强度、高比刚度的性能而受到青睐,与普通铝合金相比,铝锂合金的各方面性能,包括常规力学性能和疲劳断裂性能,具有独特特征。不同时期研发的铝锂合金产品,其各方面性能也有显著差异。本文通过比较铝锂合金和普通铝合金的性能差异,以及比较不同铝锂合金之间的性能差异,对铝锂合金材料性能发展进行综合评述。通过对铝锂合金发展历程、常规力学性能、疲劳极限和疲劳抗力、疲劳裂纹扩展抗力的分析,给出了结构设计选材的一些建议。     

Tracing the magnetic topology of coronal mass ejection events by Ulysses/HI-SCALE energetic particle observations in and out of the ecliptic

In January 2000, the Ulysses spacecraft observed an ICME event at 43° S heliographic latitude and ∼ 4.1 AU. We use electron (E _e>38 keV) observations to trace the topology of the IMF embedded within the ICME. The still controversial issue of whether ICMEs have been detached from the solar corona or are still magnetically anchored to it when they arrive at the spacecraft is tackled. An in ecliptic ICME event is also presented. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

超声振动载荷下合金的疲劳裂纹扩展性能研究

本文应用超声共振试验技术研究了4种工程常用合金(Astroloy, 17-4PH, Ti-6Al-4V, Al-Li8090)在超声振动载荷(f=20kHz, R=-1)下的疲劳裂纹扩展性能, 并与常规疲劳载荷(f≤50Hz, R=0.7)下材料的有关性能做了对比分析。对超声疲劳载荷下材料损伤及裂纹扩展机理的特点做了研究, 给出了这种特定载荷形式下应力强度因子的计算方法。研究结果表明, 超声疲劳载荷下各种合金的裂纹扩展性能与常规疲劳试验中确定的有效应力强度因子△Keff类同。      

LF6铝合金与不锈钢异种金属惯性摩擦焊工艺技术研究

铝合金与不锈钢物理化学性能较大的差异使两者采用常规焊接技术较难实现连接。本文采用惯性摩擦焊接技术进行了LF6铝合金与不锈钢异种金属连接,分析研究了接头的微观组织及拉伸力学性能。研究结果表明,LF6铝合金与不锈钢惯性摩擦焊接过程中,相对不锈钢一侧,LF6铝合金一侧发生了较大的塑性变形,飞边主要由LF6铝合金摩擦挤压而成;微观组织显示LF6铝合金一侧分为细晶区、拉长晶区和母材区,细晶区中呈现为细小等轴晶状组织,拉长晶区为摩擦剪应力作用下的板条状拉伸组织。EDX分析表明,在摩擦热和顶锻力的作用下,焊接界面存在明显的浓度梯度,形成了数微米的扩散反应层;力学断口断裂于铝合金一侧受力薄弱区。     

Galileo Probe Measurements of D/H and 3He/4He in Jupiter's Atmosphere

The Galileo Probe Mass Spectrometer measurements in the atmosphere of Jupiter give D/H = (2.6 ± 0.7) × 10-5 3He/4He = (1.66 ± 0.05) × 10-4These ratios supercede earlier results by Niemann et al. (1996) and are based on a reevaluation of the instrument response at high count rates and a more detailed study of the contributions of different species to the mass peak at 3 amu. The D/H ratio is consistent with Voyager and ground based data and recent spectroscopic and solar wind (SW) values obtained from the Infrared Spectroscopic Observatory (ISO) and Ulysses. The 3He/4He ratio is higher than that found in meteoritic gases (1.5 ± 0.3) × 10-4. The Galileo result for D/H when compared with that for hydrogen in the local interstellar medium (1.6 ± 0.12) × 10-5 implies a small decrease in D/H in this part of the universe during the past 4.55 billion years. Thus, it tends to support small values of primordial D/H - in the range of several times 10-5 rather than several times 10-4. These results are also quite consistent with no change in (D+3He)/H during the past 4.55 billion years in this part of our galaxy.     

Al 量对 Ni-Al-Hf-Cr-W 系合金显微组织结构的影响

研究了Ni-20Hf-8Cr-8W-（4～6）Al系列合金的显微组织以及Al含量对共晶组织的影响,结果表明：此系列合金中,随着Al含量的微小变化,会析出不同的共晶组织;当Al含量大于5.5wt%时,出现（β-NiAl+Ni7Hf2）或（γ′+β-NiAl+Ni7Hf2）共晶：当Al量小于5.5wt%时,会出现（γ′+Ni7Hf2）、（γ+γ′+Ni7Hf2）或（γ+Ni7Hf2）共晶组织。并且得出（Ni-20Hf-8Cr-8W-5.3Al）wt%的合金具有（γ′+Ni7Hf2）共晶,适宜选做为以Ni7Hf2增强的共晶复合材料的合金成份。     

基于MBSE的副翼及其操纵系统研发技术及应用

飞机的设计研发是一项涉及多学科领域、多目标、多约束的复杂系统工程过程,系统耦合紧密、参与人员众多、设计信息庞杂,以文档为中心的需求管理等传统研发方法突显出一定的困难,亟需探索新的飞机设计研发方法。以副翼及其操纵系统为研究对象,对基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,以下简称MBSE)方法进行了探索研究:采用达索MBSE方法论-MMS(Modeling Methodology for Systems,以下简称MMS),从使命、服务、功能和组件不同视角对副翼及其操纵系统研发的各个方面进行解析,进而完整定义系统;利用达索3D Experience平台,通过RFLP系统工程架构,进行了副翼及其操纵系统的需求开发、功能分析及逻辑架构设计,完成了需求、功能、逻辑架构、系统仿真、物理设计等模型的关联追溯,实现了以达索MBSE方法论为核心的研发技术的有效应用。     

Preparation of bimodal grain size 7075 aviation aluminum alloys and their corrosion properties

The bimodal grain size metals show improved strength and ductility compared to traditional metals; however, their corrosion properties are unknown. In order to evaluate the corrosion properties of these metals, the bimodal grain size 7075 aviation aluminum alloys containing different ratios of coarse(100 μm in diameter) and fine(10 μm in diameter) grains were prepared by spark plasma sintering(SPS). The effects of grain size as well as the mixture degree of coarse and fine grains on general corrosion were estimated by immersion tests, electrochemical measurements and complementary techniques such as scanning electron microscope(SEM) and transmission electron microscope-energy disperse spectroscopy(TEM-EDS). The results show that, compared to fine grains, the coarse grains have a faster dissolution rate in acidic NaCl solution due to the bigger size,higher alloying elements content and larger area fraction of second phases in them. In coarse grains,the hydrogen ions have a faster reduction rate on cathodic second phases, therefore promoting the corrosion propagation. The mixture of coarse and fine grains also increases the electrochemical heterogeneity of alloys in micro-scale, and thus the increased mixture degree of these grains in metal matrix accelerates the corrosion rate of alloys in acidic NaCl solution.     

阳极化对航空铝合金疲劳性能的影响

采用S-N曲线研究硫酸阳极化、铬酸阳极化和硼酸硫酸阳极化对航空铝合金疲劳极限的影响.结果表明,对包铝的铝合金,不同阳极化试样的疲劳极限差别很小,对于铝合金基材,硫酸阳极化明显降低材料的疲劳极限,铬酸阳极化使材料的疲劳极限下降,而硼酸-硫酸阳极化不降低材料的疲劳极限.并对造成上述现象的原因进行了讨论.     

镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为

通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(EIS)方法研究了镁合金AZ91D铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[Mg(OH)2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[Mg2Cl(OH)3.4H2O]组成;镁合金AZ91D压铸件的耐腐蚀性能比镁合金AZ91D铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(Rt)和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。