高透明性不对称聚酰亚胺的合成与性能研究

采用1,4-双(3'-氨基-5'-三氟甲基苯氧基)联苯(m-TFDAB)为二胺单体,分别与两种联苯型二酐单体,3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(s-8BPDA)以及2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)通过一步高温溶液缩聚法制备了两种聚酰亚胺材料PI-1(s-BPDA/m-TFDAB)与PI-2(a-BPDA/m-TFDAB).研究结果表明,不对称化结构没有对聚酰亚胺材料的耐热性能、力学性能以及电性能产生显著影响.但可以显著增大聚酰亚胺在有机溶剂中的溶解性以及在可见光范围内的透明性.PI-2不仅可以溶解于极性非质子性溶剂中,而且在许多常规溶剂中也具有优良的溶解性能.PI-2薄膜在可见光波长范围内具有优良的透明性,450nm处的透光率达到86%.此外,该材料在氮气中的起始热分解温度超过580℃,而700℃时的残余重量百分数达到67%.     

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℃.     

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.     

耐高温柔性PI 气凝胶的合成与性能

以3,3’,4,4’ -联苯四酸二酐(BPDA)和含咪唑环的芳香族二胺,2-(4-氨基苯基) -5-氨基苯并
咪唑(4-APBI)或2-(3-氨基苯基) -5-氨基苯并咪唑(3-APBI) 为聚合单体,以八( 氨基苯基) 聚倍半硅氧烷
(OAPS)为交联剂,采用超临界CO2 干燥工艺制备了两种PI 气凝胶,PIA-1(BPDA/4-APBI/ OAPS) 与PIA-2
(BPDA/3-APBI/ OAPS)。研究表明,制备的PI 气凝胶具有纳米串珠状的微观结构,其泡孔最可几孔径分别为
22 nm(PIA-1)与14 nm(PIA-2)。PIA-1 与PIA-2 的密度分别为0. 105 和0. 080 g/ cm3,BET 表面积分别为
693 和302 m2 / g。此外,制备的PI 气凝胶具有良好的柔韧性与耐热稳定性,Tg 超过了350℃,T5
d 超过了530℃。     

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。     

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。     

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.     

苯乙炔基封端聚苯基喹恶啉的合成与性能研究

以4-苯乙炔基苯偶酰(PEBZ)作为封端剂,以芳香族四酮,9,9-双(4-苯偶酰氧基苯基)芴和芳香族四胺,3,3’,4,4 '-四氨基联苯(BPTA)作为单体,设计并合成了一系列苯乙炔基封端聚苯基喹恶啉(PEPPQ)树脂(PPQ-1～PPQ-4).设计分子量分别为2 500( PPQ-1)、5 000(PPQ-2)、10 000(PPQ -3)以及20 000(PPQ-4).流变分析表明,PPQ-1与PPQ -2具有良好的加工性能,350℃左右的最低黏度分别为21和568 Pa·s.通过热模压工艺制备了PPQ-1和PPQ -2固化样件,Tg分别为338和325℃.固化物具有优良的耐热稳定性,氮气中以10℃/min升温,5％失重温度均在550℃以上,750℃时的残重在60％以上.PPQ -2固化物表现出了良好的力学性能,拉伸与弯曲强度分别为88和155 MPa,断裂伸长率达到7.6％.     

聚酰亚胺胶粘剂的粘接性能

 采用等摩尔的酮酐（BTDA）和醚胺（ODA）在N,N 二甲基甲酰胺(DMF)中合成了线形缩聚型聚酰胺酸(PAA),并用红外光谱对其结构进行了表征,用TGA对其热关环亚胺化后进行了分析,结果表明其热分解温度可达600 ℃,所成薄膜具有良好的韧性。同时采用纳迪克酸酐（NA）为封端剂,通过调整NA/BTDA/ODA的比例,合成了不同分子量的PAA预聚体,并用红外光谱对其结构进行了表征,对其热关环亚胺化后进行差热分析,表明其端基交联固化温度为350 ℃左右,且随着分子量的提高峰温向高温方向移动。TGA表明,热固性聚酰亚胺（PI）交联固化后的热分解温度为483 ℃左右。采用上述线形缩聚型PAA与热固性PI共混,将固化后线形缩聚型PI的韧性与热固性PI高温性能结合起来,直接用做耐高温胶粘剂,可以获得较高的室温和高温剪切强度,并具有良好的高温热老化性能。     

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.     

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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