高能束表面改性技术在航空领域的应用

高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化金属材料表面;激光熔覆通过选择不同粉末实现表面修复和表面性能提升,重点在于控制裂纹缺陷;激光冲击强化可有效解决航空发动机部件高周疲劳断裂问题;强流脉冲电子束和强流脉冲离子束一方面需要提高设备的性能和运行稳定性,另一方面要针对航空部件应用开展深入研究;而离子束辅助沉积则可以通过制备固体润滑涂层实现对微动磨损的有效防护。最后,提出对高能束表面改性机理深入研究、发展专业化智能化装备和实现多种束源复合与集成的发展方向。     

电化学辅助沉积KH-570硅烷对AZ31B镁合金耐蚀性能的影响

采用电化学辅助沉积方法对AZ31B镁合金进行硅烷化处理,借助于动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学测试手段研究了γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)添加量对膜层质量及耐蚀性能的影响,并比较了利用羟基磷灰石(HA)颗粒、铈盐离子(Ce3+)两种改性物质改良硅烷溶液后所制得膜层的质量及耐蚀性能.结果表明:AZ31B镁合金经电化学辅助沉积硅烷处理后,表面生成一层均匀而致密的硅烷透明膜层,有效地减缓了镁合金的腐蚀行为,促使其自腐蚀电流密度大大降低;在硅烷电化学辅助沉积处理过程中,KH-570存在最佳添加量,当其添加体积约为8 mL时所制备出的硅烷膜层质量最好、耐蚀性能最佳;通过改良硅烷溶液,电化学辅助沉积制备的硅烷膜层质量进一步提高,Ce3+改良效果更佳.     

激光能量沉积降低钝头体驻点压力机制分析

针对高超声速飞行器表面驻点压力较高的问题,在马赫数5的来流条件下,分别采用单脉冲和高重频激光能量注入的方式控制弓形激波。将数值模拟结果与高时空分辨率纹影照片以及驻点压力测量结果相对比,分析了单脉冲激光能量与高超声速流场弓形激波的相互作用过程,结果表明透镜效应是激光能量沉积降低钝头体驻点压力的原因。单脉冲激光能量产生的低压区不能维持,降低驻点压力效率低,因此高重频是更有效的激光能量注入方式。优化了频率为80kHz、功率为自由流焓流6.6%的激光能量沉积位置,计算结果表明当沉积位置与钝头体表面的距离等于钝头体直径的1.5倍时,驻点压力降低了40%。在优化位置提高沉积能量大小至36.9%,可将驻点压力和热流分别降低83.3%和56.9%。     

固冲发动机补燃室非稳态沉积过程分析

采用随机轨道模型,基于动网格技术,分析了固冲发动机补燃室非稳态沉积过程中燃气流动边界形状变化对燃气流动及沉积分布的影响,得到了补燃室内壁面的非稳态沉积规律,对直连试验中出现的进气道出口拐角烧蚀沟槽现象进行了理论分析。研究发现,不同粒径的粒子在补燃室内的分布特性差异较大;凸起的沉积块可改变燃气流向,使进气道出口拐角处的高温区变大,易形成沟槽;点火初期,掺混区进气道之间的沉积速率较大。     

航空发动机燃烧室喷嘴内部燃油结焦研究

对在最严重热负荷时喷嘴内部燃油沉积率以及燃油性能参数的变化进行了试验研究。对1个相似的喷嘴试验件进行了传热试验,通过试验修正计算中关键的传热系数,建立了符合喷嘴实际的传热计算方法;用该方法推算发动机在真实条件下发生最严重热负荷的工况,然后进行了燃油沉积率试验,得到了燃油管道沉积率与温度的关系,同时得到了喷嘴和油滤上积沉的特征;对沉积物成分进行了分析,并测定了燃油油样进行性能参数。通过研究结果,提出了改善喷嘴燃油热安定性的措施。     

等离子点火及强化燃烧技术的研究进展

中国每年都制造大量的燃油和燃气设备：在低工况下，这些设备的燃烧效率会大幅度下降，因此，强化燃烧技术的开发在中国引起了高度重视，另外，中国大量使用的燃烧燃油锅炉在冷炉启动时，炉膛易着火爆炸，如何确保锅炉冷炉启运时的安全，防止炉膛着火爆炸，是当今锅炉设计中倍受重视的关键技术。     

用于热机的固体润滑剂

航天飞行器和高效能发动机对润滑剂的热氧化稳定性有很多严格的要求,因此,研制一种新的润滑剂——固体润滑剂势在必行.某些固体能起润滑作用,但是,已知的单一固体润滑剂不能适用于整个的轴承/密封温度范围.为适用于最高工作温度,需要预先采用一些新技术.因此,着重研制能自身润滑的复合材料,包括两种或多种固体润滑剂,以便用于宽广的温度范围.有两种典型固体润滑     

真空等离子喷涂涡轮叶片专用工装

分析了涡轮叶片真空等离子喷涂（ＶＰＳ）涂层厚度不均匀的原因，介绍了一种提高涂层厚度均匀性和生产效率的专用工装。     

液氧-甲烷(丙烷)火箭燃料的结焦和积碳特性

报道美国近几年来对液氧-甲烷(丙烷)火箭燃料结焦和积碳特性研究的初步成果.较详细地介绍了电热管结焦试验和燃气发生器积碳试验所用的模拟装置、实验方法以及取得的研究结果.指出了解决甲烷和丙烷燃料高温结焦的方法以及消除液氧-甲烷(丙烷)富燃推进剂燃烧产物积碳的技术途径.提出了今后需要着重研究的课题.