增材制造——面向航空航天制造的变革性技术

增材制造技术在航空航天应用方面具有单件小批量的复杂结构快速制造优势,未来将向着设计、材料和成形一体化方向发展。分析了增材制造在航空航天领域应用发展的3个层面,以航空发动机涡轮叶片增材制造、高性能聚醚醚酮（PEEK）及其复合材料、连续纤维增强树脂复合材料及太空3D打印为主题,介绍了增材制造技术国内外以及西安交通大学的研究状况。涡轮叶片应用增材制造工艺可以有效提高效率降低成本,未来向高性能的高温合金和陶瓷基复合材料增材制造技术发展。高性能轻质聚合物PEEK及其复合材料增材制造在高力学性能结构件、吸波功能件的成形中得到应用,将改变现有的设计与材料,推动结构与功能一体化发展。连续纤维复合材料增材制造将带动无模具纤维复合材料成形的新发展,在太空3D打印将改变未来航空航天制造模式。增材制造技术将给航空航天制造技术带来变革性发展。     

极低风速标定系统密闭室洞壁影响研究

探头运动式极低风速标定系统密闭室洞壁干扰及前端壁扰动反射都可能对密闭室流场产生影响,从而影响标定精度。采用运动重叠网格技术,用URANS 方程数值模拟密闭室流场,考察密闭室侧壁干扰、前端壁反射对流场和标定的影响。选择有洞壁和无洞壁情形计算密闭室流场,比较两种情形下的速度场;对于密闭室前端壁扰动反射问题,选择有前端壁和无前端壁两种边界条件,计算密闭室流场,比较不同时刻两种情形下的速度场。结果表明：洞壁干扰和前端壁反射引起的速度场偏差对标定的影响都在可接受范围内。     

XQR2V3000 FPGA单粒子翻转率在轨探测研究

通过搭载在某MEO、IGSO轨道卫星上的单粒子探测器对XQR2V3000 FPGA配置存储器进行了在轨单粒子翻转探测。利用一种基于复位计数统计的FPGA配置存储器单粒子翻转的监测方法,并对在2016年太阳活动平静期以及2017年9月6日太阳耀斑爆发期的2颗MEO卫星以及1颗IGSO卫星的XQR2V3000 FPGA配置存储器单粒子翻转次数进行统计,依据卫星轨道根数获得了翻转事件的空间分布。结果表明,在太阳平静期,设备等效铝屏蔽厚度为6 mm的情况下,处于MEO轨道和IGSO轨道的XQR2V3000配置存储器单粒子翻转率分别为 0.513 次/(器件·天)和0.491次/(器件·天),分别为CREME96模型预测结果的22.4%和16.9%,两种轨道的翻转率相当。在太阳耀斑爆发期间,MEO与IGSO轨道单粒子翻转率分别上升为2.5次/(器件·天)和 5次/(器件·天) ,比平静期高了一个数量级。试验所得的单粒子翻转率可为相同轨道卫星电子设备单粒子翻转率的预示提供有效的参考。     

深空探测用柔性太阳毯的制备及性能

面向我国深空探测任务用新型柔性太阳毯,开展了柔性复合材料制备工艺技术、性能评价研究。结果表明,采用模压聚酰亚胺纤维增强有机硅橡胶柔性复合材料,能够满足柔性太阳毯需求。自动涂胶工艺能够实现高黏度硅橡胶均匀薄涂在聚酰亚胺薄膜表面。对比测试表明,硅烷偶联剂能够提高柔性太阳毯的T剥离强度,但使其低温柔韧性下降。     

高温燃气流风洞非稳态运行过程实验和数值模拟研究

针对热考核用高温燃气流风洞运行过程中的非稳态过程开展研究,采用风洞实验与数值计算相结合的方法研究了风洞整体起动、扩压器背压抬升、关机三种过程中喷管、实验舱和扩压器内瞬态流动特性。实验结果揭示了燃气风洞诸多有趣的瞬态现象,且披露了一手实验数据。而通过数值计算能较好地复现上述瞬态现象;借助数值计算能合理地解释试验现象产生的原因;还能捕捉实验中无法观测到的现象;此外还评估了该风洞扩压器的抗反压裕度在10kPa以上。因此,数值方法是研究大型燃气风洞瞬态流动特性最重要的辅助手段。该研究可为类似风洞运行调试提供借鉴,并为风洞实际运行提供数据支撑。     

发动机非包容性转子失效布置与防护设计

民用飞机发动机服役经验表明:发动机非包容性转子失效仍会发生。为将这种非包容性转子失效可能带来的危害降至最低,基于一种发动机翼吊式安装的民用飞机,结合咨询通告AC20-128A的要求以及民用飞机设计的工程经验,开展了飞机内部系统布置和结构防护设计研究。首先介绍了减小发动机非包容性转子失效危害的设计流程和分析模型,其次从民航局审查关注的角度,重点阐述了不可控制的着火、推力损失、飞机操纵的损失、对乘客和机组人员的保护和结构完整性等五个方面的设计思路和方法。研究结果表明:飞机设计时,通过采取将关键部件和系统移出碎片影响区、冗余设计、提供可接受的防护等预防措施来减小发动机非包容性转子失效对飞机的危害,对发动机非包容性转子失效的设计和适航验证具有指导意义。     

纳米鞣酸Pb(Ⅱ)配合物的合成及其燃烧催化性能研究

采用液相分散沉淀法制备了纳米鞣酸Pb(Ⅱ)配合物,用TG、TEM和FTIR对产物的形貌、粒径和组成进行了表征,考察了纳米鞣酸Pb(Ⅱ)配合物对RDX-CMDB推进剂燃烧的催化作用。结果表明,产物的平均粒径约为80 nm,能明显改善推进剂的燃烧性能,使推进剂的燃速提高了148%,压强指数(6~8 MPa)从0.861降低至0.129。     

流量预测下智能寻优门限值的AOS帧生成算法

针对AOS空间通信系统的自适应帧生成算法帧生成时间门限值需要人工设置问题,提出一种流量预测下智能寻优门限值的AOS帧生成算法。该算法使用小波神经网络对ON/OFF模型产生的自相似流量进行预测,根据预测流量计算复用效率和平均包时延,使用人工鱼群算法对建立的综合评价函数进行智能寻优,从而得到帧生成算法的最佳门限值。该算法可以随自相似流量的变化自适应地确定门限值,在保证高效的复用效率的基础上,大大降低了系统的时延,从整体上提高了系统性能。     

蜂窝夹层结构剥离应力分析

为了研究蜂窝夹层结构受剥离力时面板的变形和蜂窝芯中的应力,对蜂窝夹层梁进行了数学分析和实验验证.将建筑中的弹性地基上梁的理论用于蜂窝夹层结构分析,视面板为弹性地基上的梁,视蜂窝芯为弹性地基,得出了蜂窝夹层结构受剥离力时的面板变形和夹芯中的应力分布的计算公式.通过分析和实验指出,将建筑中的弹性地基上梁的理论用于蜂窝夹层结构分析,具有计算量小、精确度较高和公式直观等优点.      

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