芴基取代耐高温聚酰亚胺的合成与性能

合成了同时含有芴基以及醚键的二胺单体,9,9-双(4-胺基苯氧基苯基)芴(BAOFL),并对其进行熔点、红外以及核磁表征。结果表明,该单体具有很高的纯度。分别采用3,3,′4,4′-联苯四甲酸二酐(sBPDA)以及2,3,3,′4′-联苯四甲酸二酐(aBPDA)与BAOFL聚合,通过热亚胺化法以及化学亚胺化法分别制备聚酰亚胺(PI)。研究芴取代基对PI耐热性能、溶解性能以及光学性能的影响。结果表明,引入芴取代基可以显著提高PI树脂在有机溶剂中的溶解性能以及在可见光区良好的透明性。同时,PI具有良好的耐热稳定性,玻璃化转变温度超过280℃,氮气中起始热分解温度超过500℃。     

基于aODPA的PI薄膜的合成与性能

采用含醚键的不对称二酐单体,2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐(aODPA)与三种芳香族二胺单体分别聚合制备了一系列PI薄膜.研究了aODPA-PI的结构与耐热稳定性、溶解性、力学以及光学性能的关系.结果表明,aODPA的不对称结构赋予了PI良好的溶解性能与光学透明性,在450 nm波长下的透光率超过85%.同时,PI薄膜还保持了优良的耐热稳定性及良好的力学性能,其氮气中的T5d超过510℃,拉伸强度超过了80 MPa.     

适用于RTM成型聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

使用4-苯乙炔苯酐(4-PEPA),2,3,3′4′-联苯四酸二酐(a-BPDA),1,4-双(4′-氨基-2′-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)和1,4-对苯二胺(p-PDA)合成了两种苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺低聚物PI-1和PI-2,并对低聚物的熔体粘度稳定性和热性能等进行系统研究.实验结果表明:采用热亚胺化方法制备的低聚物具有很高的产率(＞99%);PI-1低聚物在280℃时表现出低的熔体粘度(＜1Pa.s)和良好的熔体粘度稳定性,可用于RTM成型工艺制备树脂基复合材料;PI-1和PI-2低聚物经371℃固化后显示了优异的热性能,玻璃化转变温度超过400℃(DMA法,tanδ值),5%热失重温度超过520℃.     

苯乙炔苯酐封端聚酰亚胺低聚物的合成与性能

将4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐(ODPA),与3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)和1,4-双(4'-氨基-2'-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)或1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(1,3,4-APB)混合物通过高温缩合聚合反应合成了两种苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺低聚物PI-1和PI-2,对其熔体黏度、热行为及固化物的热性能等进行了研究.实验表明,PI-1和PI-2低聚物在280℃时具有低的熔体黏度(＜1 Pa·s)和良好的熔体黏度稳定性;经371℃固化后形成的纯树脂固化物具有优异的耐热性能,5%热失重温度超过520℃,Tg超过330℃,有望成为适用于RTM工艺的复合材料基体树脂.     

苯乙炔基封端PMR型聚酰亚胺树脂的制备与性能研究

使用2,3,3',4'-联苯四酸二酐、对苯二胺和反应性封端剂4-苯乙炔苯酐,采用单体原位反应聚合法制备了设计分子量为1500的PMR型聚酰亚胺树脂PEPA-15.PEPA-15树脂溶液具有良好的室温储存稳定性,我们使用AR-2000流变仪对树脂的熔体加工性能进行了初步测试,树脂经过371℃固化后显示了优异的热稳定性,T300碳纤维增强的复合材料经371℃后固化后在动态热机械分析测试(DMA)中在450℃前储能模量没有明显变化.     

耐371℃ PMR型含异构联苯结构的聚酰亚胺树脂及复合材料

采用活性单体原位聚合方法,由2,3,3',4'-联苯四甲酸二乙酯为芳香族二酸二酯、对苯二胺与间苯二胺混合物为芳香族二胺、降冰片稀二甲酸单乙酯为反应性封端剂制备了系列PMR型聚酰亚胺树脂.研究了树脂的化学结构及其计算分子量等对其成型工艺性能和耐热性能的影响规律.以优选树脂体系为基体与碳纤维复合制备的碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料表现出优良的耐热性能与力学性能,室温下,弯曲强度为1 560 MPa,弯曲模量为137 GPa,层间剪切强度为56 MPa,在370℃的高温下,其力学性能保持率大于50%.     

ODA/TPER共聚型聚酰亚胺的合成及其性能研究

使用二元酐均苯四甲酸二酐(PMDA)与不同摩尔比例的两种二元胺4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPER)共聚制备了一系列聚酰亚胺(PI)薄膜,并通过乌氏粘度计、X-射线衍射仪(XRD)、环境扫描电镜(SEM)、热失重分析(TGA)对其性能进行了分析表征.结果表明,TPER的引入使PI薄...     

RTM聚酰亚胺复合材料“离位”增韧技术研究

研究"离位"增韧对RTM聚酰亚胺树脂基复合材料力学以及韧性性能的影响.结果表明:当增韧剂的含量为15wt%时,经"离位"增韧复合材料的室温层问剪切强度从97.9 MP8提高到110 MPa,而玻璃化转变温度和高温(288℃)复合材料层间剪切强度略有降低."离位"增韧后,PI-9731Es(F)/G0827复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)从310J/m2提高到459J/m2.经电镜分析表明,主要是由于将热塑性聚酰亚胺"离位"增韧PI-9731制备复合材料时,可以在复合材料富树脂区形成相反转结构,在裂纹扩展的过程中,包覆热塑性聚酰亚胺的PI-9731粒子发生明显地取向和变形.     

亚胺化途径对含氟聚酰亚胺薄膜性能的影响

传统的热亚胺化方式会对含氟聚酰亚胺的应用范围造成限制,但低温亚胺化会对其性能造成一定影响。以含氟单体4, 4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和4, 4'-二氨基-2, 2'-双三氟甲基联苯(TFMB)合成聚酰胺酸(PAA),然后分别通过80℃/1 h,110℃/2 h,150℃/2 h,200℃/1 h,250℃/30 min,300℃/30 min梯度升温热亚胺化和加入乙酸酐/吡啶混合液的方式使其亚胺化,制备两种聚酰亚胺(PI)薄膜,对薄膜各项性能进行表征。结果表明:由化学亚胺化制备的薄膜拥有更好的透明性、溶解性和力学性能;而热亚胺化制成的薄膜拥有较小的相对介电常数、较高的热分解温度和更高的亚胺化率。     

耐高温芳杂环聚吡咙的合成与性能

利用主链含有吡啶环的新型四胺单体,2,6-双(3,’4’-二氨基苯基)-4-氟苯基吡啶(FP-PA)与几种芳香族四酸二酐单体,2,2-双[4-(3,’4’-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)、3,3,’4,4’-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)、3,3,’4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)或4,4’-(六氟异丙基)双邻苯二甲酸二酐(6FDA)通过热缩聚、热环化反应成功制备了一系列具有半梯形主链结构的芳杂环聚合物-聚吡咙(PPy)。结果表明:所制备的聚吡咙具有优异的耐热稳定性;其玻璃化转变温度达到367℃,在氮气氛围中的起始热分解温度超过500℃,10%失重温度超过560℃,750℃时的殘重率超过60%。另外,聚吡咙薄膜表现出优良的耐碱水解性能,在10%NaOH水溶液中浸泡7d后仍具有优良的柔韧性和耐热性。     

基于飞机油箱模型形状特征油量测量切片步长选择方法研究

 在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法。此方法包括切片步长整体和局部选择两个过程,整体选择以实现相邻两切片平面所夹油箱模型体积近似相等为目的来确定切片步长,以体现油箱模型截面整体变化规律;局部选择以设计切片平面与截面突变平面重合或尽可能接近的方式,突出油箱截面的局部变化特征。实验结果表明：该切片步长选择方法较定步长方法能够建立更为合理、可靠的燃油质量特性数据库,从而提高了油量测量精度。     

二维翼段颤振的μ控制

 采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振鲁棒抑制。针对作者设计的二维翼段颤振主动抑制系统，通过理论与实验相结合的方法，建立了考虑沉浮方向阻尼和作动器模型参数不确定性的控制系统模型，设计了μ控制器，并对控制器做了降阶处理。数值仿真和风洞试验表明，μ控制器可有效地抑制颤振的发生，将颤振临界速度提高23.4%。相对于H_∞控制器，μ控制器的控制效果和鲁棒性更好。     

Abnormal Shape Mould Winding

为解决网格化芯模的缠绕问题,本文提出了复合材料面片缠绕机理;接着详细分析了面片缠绕过程中的芯模凹曲面上纤维滑线和架空现象,应用微分几何曲面理论和空间几何理论,提出判据及其解决方案;最后,针对飞机发动机进气道的缠绕成型,编制缠绕控制程序并进行相应的实验,验证了面片缠绕方法的可行性。     

基于H∞性能指标的质量矩拦截弹鲁棒控制

 以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础，利用微分几何的反馈线性化理论，得到一个解耦线性系统，考虑到拦截弹的鲁棒性要求和3个滑块的协调控制问题，提出采用双回路的设计方法，内回路采用线性二次调节器（LQR），外回路采用考虑混合灵敏度问题的H_∞控制设计。仿真结果证明了该方法动态性能满足设计要求，同时对系统参数的不确定性具有较强的鲁棒性。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

跨流域高超声速绕流Boltzmann模型方程并行算法

通过对Boltzmann方程碰撞积分进行模型化处理,提出了统一描述各流域复杂高超声速流动输运现象的气体分子速度分布函数控制方程,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造出直接求解分子速度分布函数的气体动理论耦合迭代数值格式,研制了复杂飞行器高超声速绕流气动热力学计算模型。基于对气体动理论数值计算方法内在并行性、变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性的分析研究,使用区域分解并行化方法提出了新型的气体动理论数值算法并行方案;研究了数据的并行分布与并行执行特征,开展了大规模的并行化程序设计,构造了可稳定运行于成千上万CPU的高性能并行算法,用以模拟各流域复杂飞行器的高超声速绕流问题。以稀薄流到连续流环境下不同Knudsen数、不同马赫数的可重复使用类球锥卫星体及翼身组合复杂飞行器等气动力、热绕流问题为研究对象展开大规模并行计算,并进行算法验证,所得计算结果与理论分析、直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)的模拟值及有关实验数据吻合较好,揭示了飞行器跨流域高超声速下的复杂流动机理与变化规律,提供了一条能够可靠模拟高超声速飞行器跨流域气动力及热问题的统一的算法应用研究途径。     

基于马赫数分布可控曲面外/内锥形基准流场的前体/进气道一体化设计

提出了一种高超声速飞行器乘波前体的外锥形基准流场设计方法,在锥面马赫数分布规律给定的条件下,通过有旋特征线法实现反设计,提高了基准流场设计的灵活性。该基准流场通过锥形"下凹"弯曲激波和波后等熵压缩波系压缩气流,可以在较短的长度内完成高效压缩。基于反正切马赫数分布外锥形基准流场设计的乘波前体具有较高的容积率,乘波特性良好且出口均匀,设计点时有黏升阻比为1.89。另外,基于该乘波前体和马赫数分布可控的内收缩进气道给出了一种双乘波的前体与进气道一体化设计方案,实现了内外流分别独立乘波,充分发挥了乘波前体和内收缩进气道的各自优势。     

Potentials of manufacture and repair of nickel base turbine components used in aero engines and power plants by laser metal deposition and laser drilling

IntroductionExpensive turbine parts like HPT(HighPressure Turine)blades or vanes are replaced bynew parts in case of damage.For example theburn through of the inner side of a blade or vane(Figure 1)is a frequently appearing damage,which cannot be repaired…     

Enhancing the efectiveness of film cooling

Advanced gas turbine stages are designed to operate at increasingly higher inlet temperatures to increase thermal efficiency and specific power output.To maintain durability and reasonable life,film cooling is needed in addition to internal cooling,especially for the first stage.Film cooling lowers material temperature by forced convection inside film-cooling holes and by forming a layer of coolant about component surfaces to insulate them from the hot gases.Unfortunately,each cooling jet forms a pair of counter-rotating vortices that entrains hot gas and causes the film-cooling jet to lift off from the surface that it is intended to protect.This paper gives an overview of efforts to enhance the effectiveness of film-cooling.This paper also describes two new design concepts.One design concept seeks to minimize the entrainment of hot gases underneath of film-cooling jets by using flow-aligned blockers.The other design concept shifts the interaction between the approaching hot gas and the cooling jet to occur further above the surface by using an upstream ramp.For both design concepts,computational fluid dynamics results are presented to examine their usefulness in enhancing film-cooling effectiveness.      

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<正>About Journal Chinese Journal of Aeronautics(CJA)is a comprehensive academic journal dealing with the fields of aeronautics and astronautics.It reports researches concerning the two fields in China and abroad to promote the academic exchange.Founded in 1988 and sponsored by the Chinese Society of Aeronautics and Astronautics and Beihang University,CJA publishes papers bimonthly,with issues released in February,April,June,August,October and December.