高温处理对液相气化沉积碳/碳复合材料微观组织结构及力学性能的影响

 对用快速液相气化法制备的碳 /碳复合材料进行了石墨化处理;用 X-ray衍射技术和扫描电子显微镜对高温处理前后材料的微观组织结构及断口形貌进行了研究观察;分析了影响石墨化前后微观结构、力学性能变化及断裂失效模式的因素及机理。结果表明 :经石墨化处理后,d₀₀₂ 值降低,L_c 值升高,弯曲强度σ_f大幅度降低,层间剪切强度 ILSS升高,但随热处理温度提高,ILSS值有降低趋势。     

真空100 keV质子辐照对石墨膜热性能的影响

研究了25 μm石墨膜在能量100 keV最大注量2.5×10¹⁵ p/cm²的真空质子辐照条件下的微观结构和热性能，采用拉曼光谱（Raman spectrum）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）进行微观结构分析，采用激光闪射法（LFA）进行热性能分析。石墨膜晶面间距为0.335 83 nm，石墨化度为95.0%。结果发现，质子辐照会导致石墨膜表层产生缺陷，片层间距增大，石墨化度降低，氧含量升高；随着质子辐照注量的增加，Raman光谱中D和G峰的积分面积比表明缺陷密度不断增加。25 μm石墨膜经过能量为100 keV注量为2.5×10¹⁵ p/cm²质子辐照后，石墨膜热扩散系数无明显变化。     

S弯收扩喷管流动特性数值研究

为了研究S弯收扩喷管的流动机理,数值模拟了不同喷管落压比（NPR）和S形收敛管道出口面积比（A₇₂/A₈）对S弯收扩喷管内流动的影响。结果表明：当S弯收扩喷管处于高度过膨胀状态时,随着NPR升高,非对称分离逐渐转变为对称分离,λ型激波转变为马赫盘结构,气动性能下降,推力矢量角减小;随着NPR继续上升,激波从喷管内移动到喷管出口边缘,并逐渐转变为膨胀波,气动性能上升,推力矢量角减小至0°后保持不变。在完全遮挡高温部件的低可探测准则的约束下,出口面积比A₇₂/A₈的变化主要对S弯收扩喷管收敛段的流动特性产生显著影响,体现在S弯收扩喷管内的局部加速及二次流分布。S弯收扩喷管的气动性能随着A₇₂/A₈增大而提高,但当A₇₂/A₈增大至1.8时,第一弯管道出口上壁面发生流动分离,气动性能显著下降。     

Li含量对Mg-6Y-3Zn-xLi合金微观组织和力学性能的影响

采用氩气保护真空熔炼的方法制备了铸态Mg-6Y-3Zn-xLi（x=0,5,8,11,wt%）合金,并对其进行了均匀化处理和热挤压变形。通过OM、SEM以及拉伸试验等手段研究了Li含量对合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：随着Li含量的增加,铸态Mg-6Y-3Zn-xLi合金基体由α单相结构逐渐转变为（α+β）双相结构,晶粒尺寸和共晶化合物的形貌及分布规律也发生明显变化。均匀化处理后Mg-6Y-3Zn-xLi合金中形成的块状长周期有序（LPSO）结构相,随Li含量的增加其体积分数逐渐降低,（Mg,Zn）₂₄Y₅相数量则逐渐增多。Mg-6Y-3Zn-8Li合金进过均匀化处理和热挤压变形后表现出最优的综合力学性能,抗拉强度和延伸率分别达到278 MPa和11.6%,这主要是由于均匀分布的被破碎细化的块状LPSO相和大量细小动态再结晶的共同强化作用。     

碳纤维增强复合材料车削表面质量分析

以PCD刀具车削加工短切碳纤维/酚醛复合材料的表观质量为研究对象,通过开展正交试验,采用三维测量技术,研究切削三要素和刀尖圆弧半径对工件加工质量的影响;通过Design Expert软件,对加工因素的显著性进行分析。结果表明,随着切削速度v和进给量f的增大,表面粗糙度Ra逐渐增大,随着切削深度a_p和刀尖圆弧半径r的增大,Ra逐渐变小;试验显著因素为刀尖圆弧和进给量;最佳加工参数为：v=160 r/min、f=0.15 mm/r、a_p=0.6 mm、r=0.6 mm;通过加工试验和建模分析验证,结论可靠。     

氧化镍电致变色薄膜及其器件的制备与性能研究

以氧化铟锡（ITO）玻璃为基底，采用直流反应磁控溅射法在室温环境下制备了高透过率调制的NiO_x薄膜，利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子电镜 （SEM）、紫外可见分光光度计（UV 3600）对薄膜进行分析和表征，研究溅射过程中氩氧比、气压、功率对薄膜结构、形貌及电致变色性能的影响。结果表明：制备的NiO_x薄膜表面有明显的结晶颗粒及孔隙，并沿（200）晶面择优生长；随着气压、功率、氧分压的增大，透过率调制先增大后减小，在时间为45 min、溅射气压4.9 Pa、氩氧比113∶7、功率215 W时最高可达58.3%，着褪色响应时间分别为9和19 s，相应的着褪色效率分别为77.56和40.39 cm²/C；以最优工艺的NiO_x薄膜组装了结构为Glass/ITO/NiO_x/Li-electrolyte/WO₃/ITO/Glass的电致变色器件，器件在550 nm处的光调制幅度为46.5%，着褪色时间分别为27和45 s，相应的着褪色速率为1.5和0.9 %/s，在循环500次后透过率调制保持在40%以上。     

掺杂锆再结晶石墨微观结构及其性能的影响

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、锆粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂锆再结晶石墨。考察了不同质量配比的添加锆对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗折强度的影响以及微观结构的变化。实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂锆再结晶石墨的导热、导电以及力学性能均有较大的提高。当锆掺杂量为6wt%时,再结晶石墨电阻率有明显的降低;而当锆掺杂量超过6wt%时,对再结晶石墨的电阻率影响不大。室温下,RG-Zr-12再结晶石墨的层面方向热导率可达410W/(m·K)。微观结构分析表明,随着锆掺杂量的增加,石墨微晶的石墨化度以及微晶尺寸增大,晶面层间距降低。原料中掺杂锆量为12wt%时,再结晶石墨的石墨化度为97.7%,微晶参数La为475nm。XRD及SEM分析表明,锆元素在再结晶石墨中以碳化锆的形式存在。锆对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释。     

转子径距比对燃料电池气体循环泵性能的影响

为了揭示径距比对凸轮式气体循环泵的气动性能的影响规律，通过坐标变换推导了3叶的圆弧-渐开线-圆弧转子型线方程，建立6种不同径距比的气体循环泵模型进行对比分析。采用重整化k-ε（RNG k-ε）湍流模型对转子腔内部进行三维非定常数值计算，结合动网格技术分析转子径距比对气体循环泵流量特性、转子腔速度分布的影响规律，并与试验结果进行对比。结果表明：转子径距比对气体循环泵性能影响较为明显，随着转子径距比由1.34增大到1.45，泵出口平均流量与瞬时流量脉动呈上升趋势，且在1.38~1.40时变化较为明显，平均流量增大了0.001 833 m³/s（15.8%）；转子径距比在1.38~1.40时，转子受力较好，对转子径向激励力分量F_x的抑制较为明显，对转子径向激励力分量F_y的影响不显著；随径距比变化，转子腔内涡量分布变化较为明显，转子径距比在1.40时，转子腔内涡量分布较小，有效抑制了气体回流。     

掺杂硅再结晶石墨微观结构及其性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、硅粉作添加剂 ,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂硅再结晶石墨。考察了不同质量配比的添加硅对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化。结果表明 :与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较 ,掺杂硅再结晶石墨的导热导电性能均有较明显的提高 ,而力学性能却有所降低。与纯石墨材料相比较 ,当硅掺杂量为 4wt%时 ,再结晶石墨电阻率可降低 2 5 % ;而当硅掺杂量超过 4wt%时 ,对再结晶石墨的电阻率影响不大。室温下 ,RG-Si-6再结晶石墨的层面方向热导率可达 3 2 5 W/ (m·K)。微观结构分析表明 ,随着硅掺杂量的增加 ,石墨微晶的石墨化度以及微晶尺寸均增大 ,晶面层间距 d0 0 2 降低。原料中掺杂硅量为 6wt%时 ,再结晶石墨的石墨化度为 94.3 % ,微晶参数 La/为 1 94nm。 XRD分析表明 ,硅元素在再结晶石墨中以 α-Si C的形式存在。硅对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用碳化物分解机理来解释     

维修扩孔对碳纤维复合材料层合板与金属板双钉连接强度的影响分析

复合材料双钉连接结构的复材孔周由于载荷分布不均、应力状态复杂而易于损伤破坏，开孔区域通常是连接结构的薄弱环节，飞机结构维修时一般将连接孔圆整为标准尺寸来恢复其结构强度，对此研究双钉扩孔维修后的载荷分布规律及影响因素，对结构部件保证适航性和提高连接效率具有重要意义。本文以复合材料/铝合金连接结构为研究对象，通过ABAQUS软件建立了嵌入Hashin失效判据和改进Camanho刚度折减系数的双钉单剪连接三维渐进损伤分析模型，并进行了试验验证，着重分析了不同维修孔径组合对双钉单剪连接的拉伸静强度及损伤的影响。结果表明，有限元分析得到的载荷-位移曲线和失效模式与试验结果基本吻合，最大误差为8.9%；靠近加载端的螺栓D₂的载荷高于靠近金属板固定端的螺栓D₁；按标准连接参数增大D₂直径（W/D₂减小）可以改善双钉连接孔边应力集中，提高初始强度和极限强度，过大的D₂直径会减小复材板的净横截面积，导致连接强度下降；摩擦系数增大会延缓复材板初始损伤的发生，导致整体刚度衰减显著延缓。     

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。     

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。     

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.      

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…     

Guide for Authors

<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.     

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