陶瓷基复合材料及其环境障涂层发展现状研究

陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMC)具有耐高温、低密度、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等一系列优越性能,被视为新一代高推重比航空发动机高温部件的首选材料。但CMC在应用环境中存在抗水汽氧化性能不足等问题,需要在环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBCs)的保护下长期服役。首先介绍了陶瓷基复合材料和环境障涂层的整体发展现状,其次分别对陶瓷基复合材料和环境障涂层进行详细论述;综述了陶瓷基体、纤维、界面层和陶瓷基复合材料的研究进展、应用情况以及近些年国内外学者新的研究成果;同时介绍了环境障涂层的研究进展、制备方法,并综述了其失效机理的研究进展;总结了陶瓷基复合材料和环境障涂层当前存在的问题,并对今后研究工作的重点作出了展望。     

水分解微推力器脉冲燃烧过程实验研究

水分解推进系统是一种特别适用于微小卫星应用需求的技术方案,其性能与推力器燃烧过程和工作时序的匹配密切相关。为了优化设计、提高性能,使用快速响应的压力传感器对水分解推力器燃烧室内的定容预混燃烧过程进行了测量。典型信号显示,典型燃烧过程包括缓燃、爆燃及爆燃波反射、未烧完气体缓燃、燃气冷却及吸附等五个阶段。在氢氧混合气体的初始压力从30k Pa逐渐升高到90k Pa时,爆燃导致的压力最大值出现的时间从355μs缩短到172.5μs,爆燃强度逐渐增大,缓燃完成的时间基本不变,缓燃导致的最大压力逐渐增大,但是明显低于绝热定容燃烧,燃烧过程受散热和表面吸附的影响显著。燃烧和冷却的特征时间均为毫秒量级,推力器的排气时间精度应优于亚毫秒量级,以保证工作时序与燃烧及冷却吸附过程相匹配。     

带整体式粒子分离器的涡轴发动机进口支板的三维积冰数值研究

整体式粒子分离器对涡轴发动机的气动乃至积冰都会有影响。为了获得涡轴发动机进口支板的积冰特性,以包含整体式粒子分离器的涡轴发动机进气机匣为模型,选取间断最大结冰条件,采用欧拉-欧拉法模拟了进气机匣内的空气-过冷水滴两相流场,并计算了支板表面的水滴撞击特性,再应用考虑水膜流动和蒸发的三维积冰模型对支板表面的积冰进行了模拟。计算结果表明,机匣进口的水滴有99.4%进入了扫气流道,而且结冰参数在支板前缘上游呈现出明显的周向不均匀性。对于主流道下游的4片支板,仅距离蜗壳起始位置最近的支板前缘局部受到显著的水滴撞击,最大水收集系数达到3.8,当积冰总时间为74s时,该支板表面最大积冰厚度约8mm,其余3片支板表面几乎没有水滴撞击和积冰现象。本文的研究结果可为考虑整体式粒子分离器影响的涡轴发动机进口支板的防冰设计提供依据。     

超高压水切割技术在碳纤维及凯芙拉纤维复合材料加工中的应用

通过在碳纤维、凯芙拉纤维复合材料上应用超高压水切割技术,得到的试样质量满足要求,且优于常规加工技术,较好地解决了碳纤维和凯芙拉纤维复合材料加工问题。     

地效飞行器双断阶机腹着水砰击过载分析

地效飞行器着水过程中,断阶着水产生的冲击易导致结构表面屈曲或破坏。基于ALE有限元法,通过罚函数法处理两相界面流固耦合问题,对地效飞行器着水过程进行数值模拟,分析不同前飞速度、下沉速度、俯仰角等参数变化对浸水深度、砰击过载等的影响。结果表明：在研究工况下,机体着水产生的压力峰值均出现在断阶处;随着俯仰角增加,水平过载峰值减小,垂向过载峰值先增大后减小,俯仰角为7°时垂向过载峰值最大,是最低过载峰值（俯仰角为15°时）的1.4倍;前飞速度增加致使水平过载峰值增大,而对垂向过载峰值影响不明显,但垂向过载峰值与垂向速度的平方近似呈线性关系,下沉速度越大,砰击过载峰值越大。     

表面微纳结构对气-水界面稳定性和流动减阻的影响

利用压力-流量测量和流动显示方法研究了6种具有不同微纳结构尺寸的超疏水表面的减阻效果以及表面微结构形状对气-水界面稳定性的影响。实验结果表明:设计的各种超疏水表面在层流和湍流下均具有一定的减阻效果;在相同的固体面积分数情况下,微结构间距越小,减阻效果越好;在具有最小结构间距的微纳二级结构表面上实现了最大减阻率（38.6±4.5）%。流动显示观测发现:减阻率与微结构的层级、尺寸、形貌及槽道流态有关,它们均对气-水界面稳定性有一定的影响,揭示了复合微纳结构之所以能够显著提升减阻效果,是由于添加纳米二级结构减小了原有表面的固体面积分数,并提高了气-水界面的稳定性。此外,对于具有双内凹（伞状）微结构表面的微槽道,即使表面为亲水材料,也可以有效捕捉气体,形成稳定的气-水界面,从而实现超疏水性能。     

嫦娥五号轻量化泵驱单相流体回路热总线设计及实现

针对嫦娥五号着陆上升组合体月面无人自动采样任务中面临的热控难题,提出一种轻量化泵驱单相流体回路热总线及设计方法,通过热总线将结构板式固定辐射散热面、消耗型散热装置高温水升华器构建为一套组合式热沉,实现了探测器组合体能量的一体化调度管理与在轨分离重构,热总线系统干重15 kg,占热控系统重量的比例在20%以下。在轨飞行结果表明：轻量化泵驱单相流体回路热总线工作正常,管路沿程温差小于7℃,热排散能力达30 W/kg。上升器月面起飞前热总线分离重构过程中工质排放压力变化曲线与地面实验结果一致。流体回路热总线在轨各项性能指标均符合设计预期,验证了轻量化泵驱单相流体回路热总线技术的合理性与可行性,亦可为其他类型航天器热控设计提供参考。     

激光喷丸工艺参数对水约束层动态响应的影响

研究激光冲击作用下水约束层的动态响应过程,对于提高冲击效应的稳定性和可靠性具有重要意义.通过建立激光冲击作用下水约束层动态响应的试验观测系统,分析不同脉冲能量和出水水压作用下水约束层动态响应时间和冲击效应的影响规律.研究结果表明,一定压力下的喷嘴圆柱射流在工件表面会形成一层稳定的水膜,能够满足激光冲击水约束层需求;在高...     

那一段缭绕如烟的往事

能在书店书架上遇到《烟醉》这样的小说．我实在是有些惊喜交加。大环境中环保和健康观念的强势．使得我已经多年没见到对于烟的真切体验描述。中国有着3．5亿烟民．虽然拥有这么庞大的基数．但在烟的问题上却是个异常沉默的群体。绝大多数时候．我都只能在忍受家人唠叨的同时苦笑着怀念林语堂先生的句子：“独坐在沙发上抽烟．看烟头白灰之下露出红光,微微透露出暖气．心头的情绪便跟着那蓝烟缭绕而上．一样的轻松．一样的自由。转眼缭烟变成缕缕的细丝．慢慢不见了．而那霎时．心上的情绪也跟着消沉于大千世界……”