电动通用飞机复合材料结构设计及验证技术

为了设计和制造出重量轻、工艺简单且经济实惠的电动通用飞机,提出了一种新型的复合材料结构设计和验证方法。对飞机的载荷传递进行了理论分析,采用CATIA对飞机结构进行建模,并使用PATRAN/NASTRAN进行了强度计算,根据计算结果,优化了复合材料铺层设计,采用二维图纸的形式快速完成发图。对所采用复合材料的组件和整机进行了一系列的力学试验验证,形成了一套适合轻型飞机的结构快速试验验证方法。根据不同类型零部件的特点采用不同的制造工艺,使生产成本和周期得到有效控制。设计结果、试验数据的有效性和工艺质量的可靠性已经在锐翔RX1E电动双座飞机上得到了证实,该飞机的各项性能满足设计指标要求。     

基于等几何方法的功能梯度Mindlin板结构拓扑优化设计

提出一种基于等几何分析的功能梯度Mindlin板结构拓扑优化方法,实现了沿着板面内方向梯度材料渐变与结构拓扑协同设计。基于等几何分析中的非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline, NURBS)基函数,保证了板结构建模、仿真分析和优化设计的参数化统一。由于等几何方法基函数的高阶连续性、非负性、规范性等特点,建立了合理的设计变量与梯度材料相对密度的分布关系。为了克服Mindlin板仿真分析的数值闭锁问题,采用NURBS等几何分析单元的缩减积分策略。数值算例展示了该方法的有效性,且获得了具有清晰细节特征的功能梯度板新型设计方案。结果表明,相比于预先定义材料配比,该方法可以实现功能梯度材料属性与结构拓扑的协同优化设计。     

各向异性复合材料平板气膜冷却特性实验和数值研究

针对不同编织方式形成的复合材料平板气膜冷却开展了实验研究,利用红外热像仪测量了热侧壁面的温度场分布,分析了平板导热系数、吹风比、主流温度等参数对综合冷却效率的影响。在实验验证的基础上,进一步对单向增韧特点的复合材料进行数值模拟,分析了X、Y、Z三个方向导热系数对单孔气膜冷却壁面温度场分布和综合冷却效率的影响。结果表明:随着吹风比的升高,气膜综合冷却效率升高;随着主流温度的升高,气膜冷却效率降低;25D编织复合材料冷却效率最高,3D编织复合材料冷却效率最低。各向异性复合材料内部的温度梯度、传热量都与材料的导热系数特征有关,X方向和Z方向的导热系数增大,沿程综合冷却效率升高;而Y方向导热系数的增大对气膜冷却效率几乎没有影响。      

基于AD7746的同面电极电容检测系统设计

同面多电极技术是一种新型的飞机复合材料构件异常检测技术,而实现同面电极电容的精确、稳定的测量是实现该技术的关键问题之一。本文以FPGA为核心,采用ADI公司推出24位高精度电容数字转换器AD7746,设计了同面电极电容检测系统,并给出系统的软硬件设计。实验结果表明：系统能够稳定测量出微小电容,可检测到复合材料实验样板0.2 mm厚度变化和8.6 mm检测深度。     

准一维传热下冷面绝热边界材料对隔热试验结果的影响

为评估冷面绝热边界对试验结果的影响,在充分验证测控系统可控性和试验方法稳定性的基础上,分别以柔性隔热毡、刚性隔热瓦和纳米隔热材料为冷面绝热边界,对陶瓷纤维刚性隔热材料进行500℃、3 000s的石英灯热辐射考核试验,并利用迭代绝热边界当量热导率的方法对试验结果进行了模拟计算和分析。结果表明,以柔性隔热毡为冷面绝热边界时隔热材料的冷面温度最高,刚性隔热瓦和纳米隔热材料为冷面绝热边界时则冷面温度较低且相近,3者间最大相对偏差高达19.0%。模拟计算证实由冷面绝热边界材料引起的接触热阻对试验结果起到了决定性作用,而不简单地取决于绝热边界材料的隔热性能。     

结构柔韧的环氧树脂灌封隔热材料的研制及其应用

用羟烷基化法合成一种新型的改性胺，用它与改性醚及适量填料配合，研制一种结构柔韧的环氧树脂封隔热材料。该材料玻璃化转变温度低、热导率小、热分解温度较高、抗开裂及耐老化性能优良，在红外辐射器上作隔热层使用获得成功。     

硼镁高能贫氧推进剂的能量分析

对硼镁高能贫氧推进剂的能量特性进行了系统的理论分析研究,并探讨了高能组分对该类贫氧推进剂能量性能的影响。研究结果表明,在硼镁高能贫氧推进剂中减少镁粉含量（或增加硼粉含量）,贫氧推进剂的比冲升高。在一定范围内,增加混气比有助于提高固体火箭冲压发动机的比冲。硼镁贫氧推进剂中采用ＣＬ－２０等高能组分可以显著提高其能量。而采用叠氮类含能粘合剂取代惰性粘合剂时,对提高贫氧推进剂的能量不利。     

金属热防护系统的研究进展

简述国外几代金属热防护系统的发展概况，并论述金属热防护结构的组成特点，对金属热防护系统与其他传统热防护系统的优缺点进行比较，指出金属热防护系统必将是各种类型可重复使用航天飞行器大面积防热的最佳选择。     

当今炭素材料的研究热点和发展趋势

在系统地分析了当今炭素材料研究的基础上，结合科学技术发展的方向提出了炭素科学的研究热点，认为多孔碳材料、纳米碳材料和碳基复合材料是当今炭素材料的研究热点，而由能源的开发与利用、环境的保护与治理和生命科学的发展所引出的新型应用领域则代表了未来几年乃至几十年的研究热点和发展趋势，这些炭素材料的应用则构成了当今炭素材料应用科学的主要研究内容。炭素材料的基础研究主要围绕着炭素材料的性能和应用展开。     

电阻渐变型结构吸波材料的研究与发展

结构吸波材料的发展建立在先进复合材料发展基础之上,融受力与吸波为一体,将新的吸波机制(如电阻片、电路模拟、手征媒质等)引入到结构吸波材料的研制中,可制备全新的结构吸波材料.电阻渐变型结构吸波材料具有优良的电结构可设计性,通过控制材料的类型(电介质或磁)、厚度、损耗系数及阻抗等,能够使雷达吸波材料具有宽频吸收效果,并可根据不同部位选择不同的结构形式,具有广阔的应用前景.