航天用钛合金及其精密成形技术研究进展

对航天领域用钛合金材料及其精密成形技术(精密铸造、精密锻造、超塑成形、旋压成形、粉末冶金成形)的国内外研究进展和应用现状进行了较系统的概述。最后基于我国航天工业发展的实际需求,对钛合金材料及其精密成形技术的未来发展趋势进行了展望与总结。     

典型涡扇发动机陶瓷基复合材料涡轮叶片概念设计

为了推动先进航空发动机陶瓷基复合材料（CMCs）涡轮叶片设计技术进步,以典型涡扇发动机基准性能参数为原始数据,按照涡轮叶片正向设计流程,从气动设计,到结构设计,再到变形及强度分析,梳理出以材料强度为约束,发动机推力和耗油率为输入值,涡轮叶片叶身模型为结果的概念设计方法。设计了一种陶瓷基复合材料低压涡轮转子叶片,该叶片实心无冷却,设计工况下的气动性能、强度和振动特性仿真结果满足设计要求。安全储备系数可达1.8,涡轮盘外载预估减少50%,验证了陶瓷基复合材料用于先进航空发动机热端部件的可行性。涡轮效率提高0.98%～1.17%表明陶瓷基复合材料具有提升先进航空发动机热端部件性能的潜力。     

缺陷形式对泡沫塑料拉伸强度的影响

针对几种密度的无缺陷和含缺陷的硬质聚氨酯泡沫塑料试件进行了拉伸实验,研究了材料的强度性质,并且探讨了各种缺陷形式对拉伸强度的影响.实验结果表明,材料经长期放置后(约6年)其拉伸强度并未发生明显的变化,且与相对密度的二次幂成正比;此外,发现缺陷形式对聚氨酯泡沫塑料的拉伸强度有明显的影响,且弧形缺陷对材料拉伸强度的影响具有明显的尺寸效应.      

燃烧室非线性压力振荡及其产生机理研究

当燃烧不稳定现象发生时,燃烧室内部往往伴随有较大幅值的压力振荡,其表现形式是非线性的.为了加深对其产生机理的认识,在能量平衡方法的基础上,通过求解包含高阶非线性项的各阶能量平衡方程,模拟了燃烧室非线性压力振荡曲线,给出了不稳定状态下,燃烧室压力的陡峭化过程以及各阶模态的“极限环”幅值分布.在此基础上,进一步对初始线性增长率α以及非线性效应对“极限环”幅值的影响规律进行了参数化研究,获得相应的分布规律曲线.最后,作为验证,对不同稳定工况下的“爆炸弹”压力振荡过程进行了数值模拟.研究表明,不稳定燃烧过程中,各阶模态之间存在相互作用,且随着α的增加,“极限环”幅值呈线性递增趋势,而非线性效应对“极限环”幅值的影响规律则相反.此外,“爆炸弹”数值实验表明,在进一步完善非线性项后,能量平衡方法具有模拟非线性燃烧不稳定现象的潜力.     

大气环境监测卫星校飞试验设计与验证

针对大气环境监测卫星上国际首次采用主被动结合探测体制的效能,在卫星研制初样阶段开展了多载荷综合探测航空校飞试验,验证了大气探测激光雷达(ACDL)探测性能以及双偏振载荷匹配探测原理,并为地面应用系统提供真实遥感数据源,验证数据处理方法的正确性。详细介绍了大气环境监测卫星校飞试验的总体设计方案,系统阐述了试验目的、系统构成、试验过程,对试验结果进行了详细分析,为卫星发射入轨后应用效能保证奠定了基础,同时为后续校飞试验积累了经验。     

原子氧对碳纤维增强氰酸酯复合材料的侵蚀及机理研究

针对碳纤维增强氰酸酯复合材料(CFCE)开展原子氧暴露试验及反应产物原位测量的散射试验,并进行暴露前后的质量损失、SEM及XPS试验。结果表明,该材料的受原子氧腐蚀率为(2.20±0.36)×10~(-24)cm~3/atoms。受原子氧腐蚀后,样品表面C元素相对原子浓度增加,O元素基本不变;表面的树脂脱落,碳纤维暴露在原子氧环境中,表面出现蚀坑,且数量及形状逐渐变大,蚀坑相连,最终沿纤维方向形成一条沟壑。高能氧原子与复合材料发生反应,生成产物CO、CO_2、H_2O、OH和CH_3。     

大气环境监测卫星地方时控制策略优化

针对大气环境监测卫星地方时的控制和优化问题，从太阳同步轨道卫星的地方时漂移规律入手，建立了地方时漂移估计模型，给出了通过改变倾角来调节地方时漂移的控制策略。在此基础上，采用遗传算法对控制策略进行了优化，讨论了相关算子的选择，最终得到了燃料有限情况下的最优控制曲线。优化结果表明:不限燃料情况下，大气环境监测卫星可通过寿命内一次倾角控制实现小于6.6 min的地方时偏差。此外，为了保证地方时偏差小于15 min的指标要求，卫星至少需要进行一次0.07°的倾角控制。     

大规格TA7ELI冷氦气瓶半球等温冲压工艺北大核心CSCD

对未来运载火箭用大直径TA7ELI钛合金冷氦气瓶半球的等温冲压工艺进行了研究。采用有限元分析软件对半球等温冲压过程进行了数值模拟并开展了成形试验验证,同时结合成形前后材料显微组织、力学性能的变化,进一步分析了工艺过程对材料性能的影响规律。研究结果表明,等温冲压过程中材料的应力应变由芯部逐渐扩展到边缘,成形进程达到中后期时载荷最大,成形后半球壁厚最薄位置在球底中心边缘处。等温冲压后TA7ELI材料的组织形态和尺寸变化较小,且半球各处室温和20 K下的强度与成形前相比基本一致,成形后材料的室温延伸率均有所提高,20 K下球底处材料的延伸率有所降低但仍满足要求。     

大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面分析

根据潜艇鱼雷攻击海上活动目标的特点，在建立潜艇鱼雷攻击阵位计算模型的基础上，结合潜艇鱼雷性能，计算给出了航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面，为航渡过程中编队指挥员如何优化近程反潜兵力的配置提供了依据。