复合材料加筋板高速冲击的损伤研究

针对航天器保护材料遭受碎石冲击的问题,提出采用对复合板进行加筋处理的方式提高复合材料层合板抗弹体高速冲击能力的方法。该方法利用ABAQUS建立有限元模型,对加筋板底层层合板内部引用cohesive模拟出层间分层,将弹体设置为离散型刚体。模拟弹体对加筋板的垂直高速冲击。通过分析弹体冲出板体的剩余速度研究复合材料加筋板的防弹效果。结果发现当弹体冲击点位于加筋条上时能很好地降低弹体的冲击速度。并发现较小的筋条间距、较大的筋条厚度可以有效增加复合材料加筋板的抗冲击能力,而筋条间隔不同对复合材料加筋板的抗冲击能力的影响可以忽略不计,本文为后续航天器抗弹体高速冲击能力研究提供了支撑。     

ADI-FDTD在激励源和完纯导体边界处的精确格式

证明了当采用交替方向隐式时域有限差分法(AD I-FDTD)计算时,完纯导体和激励源处的算法格式与无源空间的算法格式不同,并推导了AD I-FDTD算法在源和完纯导体所在网格处的精确格式。利用常规的FDTD、无源空间的AD I-FDTD以及在源和导体处采用精确格式的AD I-FDTD,分别计算了点源激励的在自由空间传播的二维TE波、TM波垂直入射于金属条带FSS的散射场。计算结果表明,如果计算域中包含导体或激励源,直接采用通常的AD I-FDTD格式会带来很大的计算误差,而采用该精确格式后,计算结果与FDTD的计算结果吻合,从而证明了本文导出的AD I-FDTD在导体和激励源处的精确格式的正确性和使用的必要性。     

多孔材料增材制造与吸声特性研究

研究了基于增材制造的多孔材料制备方法,并开展了材料吸声特性的试验研究。基于熔融沉积成形（FDM增材制造技术,构建了可快速实现多孔材料几何模型的直接填充法。建立了工艺参数与多孔材料结构参数的联系,通过设定打印件厚度、填充形式、填充率、打印线宽、打印层高、铺层角度等工艺参数,可以有效地控制多孔材料的厚度、孔结构形式、孔隙率、丝线尺寸、丝线角度等关键参数,避免了繁琐的大量微结构详细建模过程。采用双传声器阻抗管测试吸声系数,系统研究了多孔材料的厚度、丝线尺寸、孔结构形式等参数对吸声性能的影响规律。结果表明,对吸声峰值的大小影响最显著的是孔隙率（丝线间距）,当孔隙率从20%增加至30%,吸声峰值从0.8增加至0.98;当孔隙率从30%增加至60%,吸声峰值从0.98减小至0.6。对吸声峰值对应的共振频率的大小影响最显著的是材料厚度,当材料厚度从10 mm增加至30 mm,吸声峰值对应的共振频率从6000 Hz减小至1750 Hz。研究工作验证了采用增材制造实现具有精确几何特征的多孔材料的可行性,为满足特定吸声性能需求的多孔材料定制开辟了广阔的途径。     

等离子喷涂BSAS环境障涂层SiCf/SiC复合材料扇形燃烧室环境损伤行为

针对基于化学气相沉积工艺(CVI)的SiC_f/SiC陶瓷基复合材料扇形火焰筒,利用扇形燃烧室试验台进行燃气环境性能考核。其中,扇形火焰筒试验件由内/外环和左/右侧板组成,并在其流道表面采用大气等离子喷涂工艺制得BSAS/Mullite/Si 3层结构环境障涂层(EBC)。试验后,取样并分别利用力学性能测试、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段进行分析,对试验件的力学性能、微观结构和表面相组成的演变进行表征。结果表明,喷涂态涂层主要由单斜结构钡长石BSAS相和BaAl₂O₄相组成。试验后,核心烧蚀区域主要由斜方晶系莫来石相Al₂(Al_2.8Si_1.2)O_9.6、立方晶系Si和六方晶系BaAl₂O₄相组成,可以观测到表面出现硅熔滴和残留孔洞。取样力学性能分析结果显示,涂层完整区域SiC_f/SiC复合材料的拉伸强度未受影响;核心烧蚀区域,SiC_f/SiC...     

强流脉冲电子束作用下多弧离子镀NiCoCrAlYSiHf涂层改性机理及循环氧化行为研究

利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对NiCoCrAlYSiHf涂层进行辐照处理,对改性前后涂层表面状态(粗糙度、宏观形貌)和微观结构(相组成、晶体缺陷和活性元素分布)进行表征,并对改性前后涂层1100℃循环氧化性能进行研究。微观表征结果表明,脉冲电子束改性后原始涂层制备缺陷消失,涂层表面平整致密,并形成丰富的变形结构及均匀分布的活性元素析出相;循环氧化结果表明,改性态涂层在循环过程中热生长氧化物(TGO)具有更优异的化学稳定性,脉冲电子束改性技术能够显著延缓TGO开裂剥落现象,提高涂层抗热循环性能。     

TiAl 45XD电化学溶解特性分析及叶片加工试验

针对TiAl 45XD合金材料开展了电化学溶解特性分析,对比了材料的理论和实际溶解特性曲线。研究表明,TiAl 45XD合金材料具有良好的电解加工可行性。通过改变电解加工工艺参数,研究了终止间隙、脉冲宽度和振动周期对电解加工表面质量的影响,在优化工艺参数下加工表面无晶间腐蚀和点蚀。在叶片样件上进行了电解加工工艺验证,得到了叶身型面表面粗糙度为0.61μm,叶盆叶背型面轮廓度偏差为–0.015 mm～+0.022 mm的叶片,为TiAl 45XD合金材料复杂型面典型构件的电解加工奠定了基础。     

基于细观模型的刃口半径对CFRP铣削过程影响

刀具刃口半径是影响碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）加工质量的重要因素。为了研究刃口半径对CFRP铣削过程中切削机理的影响规律,建立了二维细观仿真模型,通过试验验证了其准确性。使用该模型分析了不同刃口半径情况下切削力、材料去除过程、面下损伤的变化规律。结果表明,纤维方向角对切削力的影响要大于刃口半径,纤维方向角为45°时,切削力随着刃口半径变大而增大,其他纤维方向角下切削力随刃口半径变化波动较小。随着刃口半径增大,CFRP切削过程由主要是剪切失效转为主要是弯曲失效。刃口半径越小对应面下损伤深度越小,切削力越小,但是会导致刃口处应力过大,有崩刃危险。     

波音737货舱门内蒙皮边框边缘处腐蚀超手册修理案例分析

飞机的货舱门由于处于增压区域,允许损伤小。常见的腐蚀损伤往往超出飞机结构修理手册给出的损伤限制范围。一架使用时间较久的波音737货舱门内蒙皮腐蚀,开展损伤原因分析并且制定了超手册维修方案。该方案为波音737货舱门同类问题维修提供参考。     

热塑性聚氨酯弹性体包覆CL-20及对NEPE推进剂性能影响

采用热塑性聚氨酯弹性体,通过水-溶液悬浮法将其包覆于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),并对包覆后的CL-20分别进行了XPS、SEM、撞击感度和表面能测试;研究了弹性体包覆CL-20对含CL-20的NEPE推进剂常温力学性能、燃烧性能的影响.研究表明,热塑性弹性体能有效包覆CL-20,在大幅度提高含CL-20的NEPE推进剂常温力学性能并改善"脱湿"的同时,改善高能低特征信号配方燃烧性能,σm最大提高了47%,εm最大提高了184%;燃速压强指数n降低了12%.     

某型机便携式飞行员操作程序(POP)仿真研究

飞行员操作程序(pilot operational procedures,简称POP)定义了航电系统的显控界面及操作逻辑,是航电综合设计最重要的顶层设计文件,其仿真对支持总体设计具有不可替代的作用。航电系统的显示控制界面是飞行员的主要人机交互界面,优化便捷的显控界面可以显著提高飞行员的操作效率,降低飞行员的工作负荷。搭建的航电台架体积过大,在与一线飞行员交流、优化和对空勤地勤人员进行培训时就变的比较困难。便携式的设备具有便于携带和直观展示等特点,为设计人员提供便利。首先从某机型的综合航电系统角度阐述POP的组成及任务操作,之后介绍POP仿真模型建立的步骤。最后对综合航电系统POP进行了仿真实现,搭建完成了便携式POP仿真平台。其结果可用于支持系统设计过程中的显示界面设计以及与飞行员交流。