反应合成NiAl（Fe）—TiB2复合材料及其微观组织

研究了Ｆｅ对ＸＤ工艺原位生成ＮｉＡｌ－ＴｉＢ２复合材料室温压缩性能的影响及其微观机制。加入２５ａｔ％Ｆｅ元素后,其室温压缩变形量可达２０％。分析透射电子显微术和高分辨透射电子显微术研究表明,ＮｉＡｌ（Ｆｅ）－ＴｉＢ２复合材料中,除β－Ｎｉ（Ａｌ,Ｆｅ）、γ′－（Ｎｉ,Ｆｅ）３Ａｌ相及ＴｉＢ２颗粒外,还生成了一种新的Ｆｅ（Ｎｉ,Ａｌ,Ｔｉ）相。和基体相比,该相有较高的Ｆｅ含量,分布于枝晶间,可提高材料的塑性。Ｆｅ（Ｎｉ,Ａｌ,Ｔｉ）相属面心立方结构,点阵常数为ａ＝１．０６８ｎｍ,它与基体和增强颗粒之间结合紧密,界面无反应产物。     

NiAl合金基原位复合材料的反应热压法制备和拉伸性能

研究了反应热压技术（包括反应轴向热压（ＲＨＰ）和反应热等静压（ＲＨＩＰ）法）制备的Ｎｉ５０Ａｌ２０Ｆｅ３０（ＮｉＡｌ（Ｆｅ））基原位复合材料的微观组织和拉伸性能。结果表明,反应热压技术制备的ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料中原位合成的ＴｉＣ颗粒细小,分布均匀、弥散,但复合材料不完全致密,孔隙的存在损害了其拉伸性能。二次加工工艺可提高ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基原位复合材料的致密性和组织均匀性,从而显著改善其力学性能。     

NiAl基金属间化合物多晶和单晶合金的力学性能研究

研究了Ｎｉ５０Ａｌ３０Ｆｅ２０金属间化合物合金多晶和单晶室温下拉伸，Ｎｉ５０Ａｌ３０Ｆｅ２０和Ｎｉ５０Ａｌ４０Ｔｉ１０金属间化合物合金多晶和单晶在室温和高温下的压缩性能，以及表面镀镍处理对Ｎｉ５０Ａｌ４０Ｔｉ１０性能的影响。     

TiC颗粒增强Ni3Al基复合材料的组织和性能研究

本文对自行制备的ＴｉＣ颗粒增强Ｎｉ３Ａｌ基复合材料的组织和性能进行了研究。比较了铸态和经热处理后的复合材料的微观组织和高温压缩机械性能。结果显示，碳化物在枝晶间均匀分布，与基体润湿良好。经１１００℃４８ｈ热处理，Ｔｉ颗粒的微观形 组成无明显改变。结果也表明，ＴｉＣ颗粒增强Ｎｉ３Ａｌ基复全材料具有比基体高的弹性模量、屈服强度，但塑性有所降低。     

含Cr铸造Ti3Al＋TiAl合金的室温拉伸断裂行为

研究了Ｔｉ－４４．９Ａｌ（ａｔ－％）合金和Ｔｉ－４４．３Ａｌ－３Ｃｒ（ａｔ－％）合金的室温拉伸断裂过程。结果表明，Ｃｒ提高了合金的塑性。塑性的提高与含Ｃｒ合金含有更多的γ－ＴｉＡｌ相和形成由细晶γ和α＿２＋γ细晶组成的双重组织有关。Ｃｒ促使块状α＿２和β２相的形成，对阻碍γ相上的长程滑移有明显的作用。进一步细化铸态晶粒或制备具有片状α＿２＋γ组织的单晶合金是发展铸造α＿２＋γ合金的目标。     

采用XD工艺合成TiAl合金及TiC／TiAl复合材料的研究

研究了用ＸＤ（热爆）工艺合成ＴｉＡｌ合金及ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料,井探讨了其合成反应机制。结果表明,可在Ａｌ的熔点附近用ＸＤ工艺制备ＴｉＡｌ合金及其ＴｉＣ颗粒增强的ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料,Ｔｉ－Ａｌ粉末间的放热反应促进了ＴｉＣ的合成。ＴｉＡｌ合金由ＴｉＡｌ＋Ｔｉ３Ａｌ相组成,而ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料由ＴｉＣ＋ＴｉＡｌ＋Ｔｉ３Ａｌ相组成。     

SHS／PHIP技术制备TiC—Al2O3—Fe金属陶瓷及其微观组织分析

采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ技术制备出了致密的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－Ｆｅ 金属陶瓷。分析了合成产物的微观组织结构。结果表明,随着金属Ｆｅ 相的加入,ＴｉＣ颗粒尺寸变小,颗粒趋于均匀,且消除了ＴｉＣ与Ａｌ２Ｏ３ 颗粒之间的微孔。粘结相中Ｆｅ 与Ａｌ２Ｏ３ 之间的界面光滑,与ＴｉＣ之间有一薄的扩散层。Ｆｅ 粘结相中有少量胞状有序结构,它可能是以Ｆｅ３Ａｌ为基的ＤＯ３ 型合金相。由于ＳＨＳ／ＰＨＩＰ过程中的快速加压,合成产物的ＴｉＣ颗粒中存在高密度位错。     

（Al2o3）p／Al复合材料的研究

本研究采用Ｌａｎｘｉｄｅ工艺制备了Ａｌ２Ｏ３颗粒增强铝基复合材料，分析了（Ａｌ２Ｏ３）ｐ／Ａｌ的微观结构，测试了铝基复合材料的拉伸性能、瞬时耐温性能、导热性能。结果表明，在渗透完全，显微结构致密；在Ａｌ２Ｏ３与Ａｌ的界面处，原位生成ＭｇＡｌ２Ｏ４尖晶石晶体复合材料的极限拉伸强度为３５０－３７８ＭＰａ，拉伸量为１０３－１２１．６ＧＰａ，断裂延伸率为１．９６％；在１０８０℃、２０ｓ的氧乙炔焰下，无烧蚀     

钕化物颗粒增强钛基复合材料的组织和性能

研究了原位生成的钕化物颗粒增强Ｔｉ－６Ａｌ－４．５Ｓｎ－３．５Ｚｒ－０．５Ｍｏ－０．７Ｎｂ－０．３５Ｓｉ－０．０６Ｃ（ｗｔ％）复合材料的组织和性能。颗粒呈球形或椭球形，平均颗粒粒度为～７μｍ，间距为～４０μｍ。颗粒在基体上均匀分布，它的微观结构由非常细小、结构复杂的多晶体组成，主要含有钕、锡和氧元素。测试了复合材料的室温拉伸、高温拉伸、高温持久和蠕变等力学性能。经１０６５℃／０．５ｈ／ＦＡＣ＋１０００℃／１ｈ／ＡＣ＋７００℃／４ｈ／ＡＣ热处理后，材料具有较好的力学性能。拉伸和持久断口均属于典型延性断裂。一些颗粒的内部存在裂纹，未发现裂纹由颗粒向基体传播。     

SHS/PHIP合成TiC-Al2O3-xFe金属陶瓷的工艺及性能

采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ工艺制轩出了致密的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－ｘＦｅ金属陶瓷。研究子延迟时间、高压持续时间及压力等工艺参数对合成ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－２０Ｆｅ金属陶瓷密度的影响,并分析了Ｆｅ含量对ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－ｘＦｅ金属陶瓷材料性能的影响。     

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.