航空航天智能材料与智能结构研究进展

智能材料作为新兴多功能材料,能够实现结构功能化、功能多样化。智能结构是在结构中集成智能材料作为传感器和驱动器,使结构除了具有承载、传力、连接等功能外,还具有自感知、自诊断、自驱动、自修复等能力,以更好地适应外界环境的变化,可显著提升航空航天架构的性能。目前智能材料与智能结构已成为航空航天架构减重增效研究的重点。根据国内外智能材料和结构的研究进展,综述了压电材料、铁磁材料、形状记忆材料、智能复合材料等智能材料的发展;讨论了智能结构的研究及应用前景,包括自诊断智能结构、自修复智能结构和减振降噪智能结构;最后,指出了智能材料与结构当前面临的一些挑战性问题,展望了其在航空航天领域的应用前景。     

形状记忆聚合物复合材料可展开结构的研究进展

形状记忆聚合物(shape memory polymers,SMPs)作为一种新型的智能材料,在航空航天领域显示出巨大的前景。根据SMPs材料的变形机理、组成及结构将其与一定的增强相进行复合,可设计出具有低成本,展开过程平缓,振动小,高强度,导电性能优良的智能材料。本文主要介绍三种可用于SMPs复合材料展开结构的基体,以及每种基体制备形状记忆展开结构的方法,从宏观结构上对三种SMPs复合材料展开结构进行分类讨论,分析不同种类聚合物形状记忆的机理、力学性能、形状变化的固定率和回复率等,介绍SMPs复合材料在空间可展开结构中的应用。     

智能结构技术—21世纪武器装备的新技术

智能结构是将传感器、微处理控制系统和致动器结合或融合在基体材料中，使结构不仅具有承载功能，还能感知和处理内外部环境信息，并通过改变结构的物理性质使结构形变，对环境作出响应，实现自诊断、自适应、自修复等多种功能。     

蒋成保材料学专家

():您长期从事智能材料(如巨磁致伸缩材料、形状记忆合金等)相关方面的研究工作,请您谈谈智能材料的应用和发展. 蒋成保:智能材料是能感知热、力、磁、电等外界环境并产生位移等驱动效应的一类重要功能材料.智能材料在国防建设和民用高技术领域都具有重要应用,其发展水平集中体现了一个国家的总体科技水平和竞争力.因此,"智能材料与结构技术"已经被列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006～2020年)的三大前沿新材料技术之一. 智能材料主要包括形状记忆合金、磁致伸缩材料和压电材料等,将在航空领域开始发挥重要作用.如在新一代智能飞机上采用形状记忆合金制作的智能机翼,飞行过程中遇到涡流或强烈逆风时,将能像鸟儿的翅膀那样灵活改变形状,使飞机保持平稳飞行.     

复合材料层合板中埋入光纤后的弯曲性能

<正>具有健康监测功能的智能复合材料结构在航空航天、舰船武器等军事领域和机械结构、土木工程等民用领域得到了初步应用。其中光纤传感系统由于具有柔软、电绝缘、耐腐蚀、和复合材料具有良好的耦合性等许多独特的优点,常用于智能材料结构的应力、变形等物理量的检测中,成为构成智能复合材料结构中自诊断系统的首选功能元件。在光纤智能结构中,由于光纤传感器的埋入,导致了材料几何上的不连续,从而不可避免地会对埋入光纤附近     

简讯

两个航空科技重点实验室建设即将启动　　航空工业总公司将投资３０００万元在南京航空航天大学建立航空电源和智能材料与结构重点实验室。其中,航空电源重点实验室建设总投资为１８００万元,主要用于购置、配备高水平的仪器设备,将重点建设计算机仿真、航空电源系统、飞机配电系统、电力电子技术、结构工艺等５个实验研究单位;智能材料与结构重点实验室建设总投资１２００万元,主要用于购置、配备高水平的材料／结构环境试验设备和材料／元件的制备及集成设备,重点建设自适应机翼和旋翼、飞机结构健康监控、结构减震降噪、材料制备、…     

复合材料固化过程智能化技术及智能材料与结构体系

复合材料以其优良的性能而被广泛应用于航空、航天、军工等重要领域 ,但其成型过程难以控制 ,生产成本高。建立智能化在线监控系统 ,有效地调整生产工艺、科学设计 ,可提高生产质量 ,降低成本。除生产工艺智能化外 ,还需建立材料结构的智能化体系。本文介绍了复合材料智能制造和生产系统 ;智能材料与结构 ;智能材料工艺与结构系统中的传感器及人机界面在智能材料工艺与智能材料结构中的应用。     

铁电材料研究进展及其在飞行器上的应用

铁电材料是具有驱动和传感 2种功能的机敏材料,可以块材、膜材 (薄膜和厚膜 )和复合材料等多种形式应用,在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。近年来铁电陶瓷材料获得很大发展,例如弛豫型铁电陶瓷,反铁电 -铁电相变型铁电陶瓷都取得了实际应用。铁电材料中大应变弛豫型铁电单晶材料研制成功,是近 50年来取得的突破性进展。主要介绍了智能材料与结构相关的铁电材料特点及其在飞行器上的应用前景     

飞行器智能结构系统研究进展与关键问题

 飞行器智能结构是由传感器、驱动器、控制元件和基体结构组成的集成系统,它具有承载、检测、判断与动作等功能,可显著提升飞行器的性能。根据国内外飞行器智能结构系统研究的最新进展,论述了飞行器结构动力响应主动控制、智能机翼、旋翼以及飞行载荷谱监测与结构损伤诊断等的基本原理与技术问题;指出了飞行器智能结构系统研究在埋入式功能元件、复杂非线性多场耦合系统的动力学建模与控制以及智能结构系统中的损伤和失效问题等方面所面临的关键技术问题和挑战。     

智能材料与结构

正飞行器结构的轻质、高可靠性、高维护性、高生存能力对航空科学技术提出了新要求,而智能材料结构所具有的自诊断、自修复、减振降噪等能力很好地适应了这些要求。目前对形状记忆材料、智能复合材料、智能蒙皮、自适应机翼等也已展开了广泛的研究与应用。     

智能材料系统的原理和应用

某些材料具有特殊的物理或化学特性，这些材料包括光导纤维，压电陶瓷和压电聚合物，形状记忆合金和电致流变体等。由这类材料构成的智能材料系统能够感知其环境，传递信息，并且根据环境的变化做出反应或发出警信号。本文还讨论了用于桥梁和飞机的智能材料系统。     

4D打印的研究进展及应用展望

4D打印技术为基于3D打印技术和智能材料的一种新兴的制造技术,是3D打印结构在形状、性质和功能方面的有针对性的演变。4D打印技术能够实现材料的自组装、多功能和自我修复,是一种具有可预测功能的材料制备技术。4D打印技术可以实现材料特定性质的改变,从而使其满足各个领域中的应用需求。本文按照时间顺序对4D打印技术的研究进行了综述,总结了在这一技术在材料科学、制造产业、生物工程及医学等领域中的突出成果以及创新性技术。结合4D打印技术的概念及研究现状,对其在各个领域中的应用进行了展望。     

21世纪的飞机技术—智能结构和材料

介绍智能结构和材料技术的发展概况以及正在研究的智能材料。它的应用将大大改变未来飞机的制造、维修和飞行控制方式。     

智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望简

 变体飞行器可以根据不同的飞行条件改变自身形状以获得最优的气动性能,大大提高飞行器的综合性能,是未来飞行器发展的重要方向之一。新型智能材料和结构具有驱动、变形、承载、传感等特点,为变体飞行器的设计提供了新的技术途径。本文根据不同可变形机翼结构分类,详细阐述了智能材料和结构在自适应结构、智能驱动器和变形蒙皮等方面的研究现状。变体飞行器的实现亟需解决变形/承载一体化蒙皮技术、轻质大输出力驱动器技术和自适应结构技术等关键技术,本文还对智能材料和结构未来在变体飞行器上的应用前景进行了展望。     

智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望

变体飞行器可以根据不同的飞行条件改变自身形状以获得最优的气动性能,大大提高飞行器的综合性能,是未来飞行器发展的重要方向之一。新型智能材料和结构具有驱动、变形、承载、传感等特点,为变体飞行器的设计提供了新的技术途径。本文根据不同可变形机翼结构分类,详细阐述了智能材料和结构在自适应结构、智能驱动器和变形蒙皮等方面的研究现状。变体飞行器的实现亟需解决变形/承载一体化蒙皮技术、轻质大输出力驱动器技术和自适应结构技术等关键技术,本文还对智能材料和结构未来在变体飞行器上的应用前景进行了展望。     

氧化铝基吸波材料研究进展

雷达波吸收材料在国防领域发挥着重要的作用。厚度薄、密度低、吸收频带宽、吸收强是当前吸波材料的研究重点。高马赫飞行的武器装备会因空气阻力而使机体局部温度很高,常温吸波材料不适用,亟待研究耐高温并高效吸收电磁波的吸波材料。以氧化铝为基体,复合不同类型吸收剂制备的高温吸波材料已被广泛关注与研究。本文系统总结近年来金属(合金)/氧化铝复合吸波材料、非金属/氧化铝复合吸波材料、其他含氧化铝复合吸波材料的研究现状,对不同结构(纳米线、微球及纳米颗粒等)吸收剂与多种形态(多孔膜、纤维或纳米颗粒)氧化铝基体制备的复合吸波材料的结构、性能和吸波机理进行了分析,并对金属(合金)/氧化铝复合吸波材料及非金属/氧化铝复合吸波材料的发展方向做出展望。在金属(合金)/氧化铝复合吸波材料方面应加强:(1)开发纳米级的球形超细金属吸收剂,利用纳米粒子的特殊效应来提高吸波性能;(2)进一步探索合理的制备工艺,达到吸收剂与基体良好匹配。在非金属/氧化铝复合吸波材料方面:(1)进一步加强氧化铝纤维布和氧化铝网状基体与纳米吸波剂复合的研究;(2)加强高分子特殊核壳结构、阻抗匹配层等方面的研究;(3)加强宽频吸波材料及吸波剂改性增强吸波材料的研究;(4)开展金属氧化物粉体与无机黏结剂组成的无机基体方面研究。     

材料及其“三束”改性技术的发展（上）

对智能材料、功能梯度材料、环境材料的制备和应用,采用激光束、离子束和电子束改变材料表面性能的工艺特性作了详细的介绍和展望。     

仿生光响应形状记忆材料4D打印和形变特性研究

针对深空、深地、深海和极地等极端环境科学探索前沿,利用智能构件的材料–结构–功能一体化增材制造技术,即4D打印技术,以木材的多层网格状结构为生物模本,以聚乳酸为基体,聚己内酯为添加相,氧化石墨烯为光热转换剂,采用直写式3D打印工艺成功制备了具有光响应形状记忆特性的仿生智能材料,研究了该智能材料的响应方式、变形过程、力学强度、变形温度等。结果表明,其能对光与温度刺激做出响应,实现自主形状回复,形变温度降低至55℃左右。在近红外光刺激下,形状固定率高达96%,形状回复率为93%,形状回复时间最快可达9 s。最后演示了在仿生可展开结构和光控释放包裹物结构中的应用,分别实现了按需光驱动展开和可控顺序释放功能,为航空航天可变形结构精准选择、远程控制和快速响应问题的解决提供了一种有效的仿生学新思路和新方法。     

基于智能材料与结构的自适应机翼技术在无人战斗机(UCAV)上的应用前景展望

简要介绍了自适应机翼的概述和智能材料与结构的功能特点。针对无人战斗机(UCAV)的设计思想和技术需要,详细阐述了基于智能材料与结构的自适应机翼技术在无人战斗机(UCAV)上的应用形式及其功能特点,从而展望了该技术的应用前景。     

介绍一种带销键的螺套及螺桩

1.概述 美国航空紧固件公司生产的一种带销键的螺套及螺桩,结构较新颖,可用在大中型有色金属铸件,压铸件及韧性黑色金属的基体材料中,作为经常旋入旋出的螺孔(或螺桩)使用;也可以用作上述材料制造的零件在加工过程中螺孔(或螺桩)出现残次品时的修理工作。比通常使用的钢丝螺套强度高,与基体连接牢固,在冲击或振动的环境下工作也不会与基体脱开。 2.性能与结构 这种结构的螺套(螺桩)和销键采用较高强度的合金钢材料制造,根据需要可进行表面镀层处理,以提高螺孔(螺钉)的防锈能力;经过热处理提高螺纹的强度,还可以使用不锈钢材料制造,具备防锈和高强度的两个优点。