航空发动机和燃气轮机热端部件热腐蚀-疲劳研究进展

航空发动机和燃气轮机在海洋环境下服役时,热端部件承受高温、高压、高转速机械载荷和高盐雾、高湿度等腐蚀环境耦合作用,常发生热腐蚀-疲劳失效,影响结构完整性、安全性和可靠性。本文针对航空发动机和燃气轮机热端部件热腐蚀-疲劳失效问题,总结和分析了涡轮盘、涡轮叶片高温合金及涂层热腐蚀机理,涡轮盘、涡轮叶片高温合金热腐蚀-疲劳失效机理以及热腐蚀-疲劳寿命预测模型和寿命评估方法,并对航空发动机和燃气轮机热端部件热腐蚀-疲劳试验研究和寿命评估方法的发展趋势进行了展望,以期促进燃气-海洋环境耦合作用下热端部件结构完整性评定方法的发展。     

Mg，RE(La，Ce)的添加对热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si涂层耐蚀性影响

采用热浸镀的方法,通过改变Mg,RE的添加量来制备不同成分合金涂层。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、盐雾实验、腐蚀失重测试来分别研究Mg,RE添加量对55%Al Zn 1.6%Si Mg RE合金涂层耐蚀性的影响;并通过对最佳成分的合金涂层电化学测试和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)物相分析,与55%Al-Zn-1.6%Si进行对比,判断其腐蚀机理。实验结果表明：Mg能细化晶粒,强化晶界,1.5%Mg添加量耐蚀性最为优异;RE可以减小熔液表面张力,细化晶粒,提高耐蚀性,0.12%RE添加量较为合适;Mg和RE的加入使涂层中Al发生了择优取向,使涂层中的择优晶面的数量减少,涂层表面电位趋于均匀化,微电池腐蚀的驱动力变小,从而导致了涂层的腐蚀速度降低,在腐蚀溶液中耐蚀能力增强,55%Al-Zn-1.6%Si-1.5%Mg-0.12%RE合金涂层的自腐蚀电位为-0.983 V,自 腐蚀电流密度仅为16.91 μA/cm2。     

热空气老化和热水老化对PC冲击性能的影响

在 40℃和 80℃环境中 ,分别对 Bayer- PC、Japan- PC、Korea- PC三种聚碳酸酯缺口冲击试样进行了热空气老化和热水老化实验研究。在 0～ 40 0 h老化时间内 ,研究了这三种 PC的热空气老化和热水老化对冲击强度和断面形貌的影响 ,讨论了 PC热空气老化和热水老化机理。结果表明 :老化前 ,Japan- PC、Korea- PC和 Bayer- PC冲击强度分别为 95k J/m2 、83k J/m2 和 55k J/m2 ;在 40℃和 80℃热空气老化后 ,三种 PC冲击强度均有所下降 ,其中 80℃热空气老化引起的降幅最大 ,热空气老化 40 0 h后的冲击强度顺序为 Japan- PC>Korea- PC>Bayer- PC,在 40℃热水老化后 ,三种 PC的冲击强度几乎不受老化时间影响 ;在 80℃热水老化后 ,三种 PC冲击强度均有所下降 ,其中 Bayer- PC降幅最小 ,Japan- PC次之 ,Korea- PC最大 ,但 PC的平衡冲击强度大小与热空气老化的情况相同。由扫描电镜对冲击断面形貌观察可知 ,未老化的三种 PC均以剪切屈服破坏机理为主 ,老化后的三种 PC主要以银纹集中破坏机理为主     

人-机系统飞行安全可靠性问题的研究

在分析飞机电传操纵系统（FBW）特点的基础上，建立了习行器和电传操纵系统的数学模型，建立了电传操纵系统故障及飞行员干预的概率模型。应用马尔可夫链建立了人－机产行安全可靠性的数学模型，采用伊万诺夫法评估了某型第三代飞机在电传操纵系统故障报的排除的条件概率，并计算了电传操纵系统故障后该型飞机的飞行风险，最后提出了使用建议及技术改进建议。     

高温富油燃气作引导火焰的煤油超燃研究

对采用高温富油燃气作引导火焰的煤油超声速燃烧进行了研究。根据试验测得的壁面静压分布，采用一维简化模型处理与分析数据，得出了不同试验条件下的燃烧效率与总压恢复系数；对超声速燃烧室内的静压分布特点作出了分析；对超声速燃烧室人口处的气流总温，燃料喷射位置，以及燃烧总体当时比对燃烧室内静压分布、燃烧效率与总压恢复系数的影响进行了讨论。     

LDA测量方截面U型旋转通道速度分布

为了深入了解旋转涡轮叶片内冷通道中的流动特性，用激光多谱勒测速仪(LDA)测量了旋转U型通道中的平均速度分布。通道的横截面积为50mm×50mm，弯管的平均半径与水利直径的比值为0.65，旋转轴与弯管的曲率轴平行。在Re＝105时分别测量了转动数Ro＝0，0.2和-0.2三种旋转状态下的速度分布。在这三种情况下弯管内侧θ＝90°至下游一定范围内都有流动的分离出现。由于不同的旋转状态二次流的方向和强弱不同，导致了分离区大小和通道中速度分布的不同。     

埋入式进气道流场的雷诺应力测量和频谱分析

本文给出了埋入式进气道内湍流流场的雷诺应力测量和频谱分析结果。在研究中利用“Ｘ”双斜丝探头测量了低速下埋入式进气道出口截面上六个雷诺应力分量沿径向和周向的分布,继而把两个单丝热线探头分别置于进气道的进、出口,通过ＣＦ－９２０频谱仪分析两个动态信号的自功率谱和互相关性质。结果表明埋入式进气道出口近壁区气流的雷诺应力呈明显的各向异性,其上游的气流脉动是按气流平均速率向下游传输的。     

机械合金化＋热压制备Laves相NbCr2合金及其组织性能研究

采用机械合金化 热压工艺路线来制备化学配比成分的单相Laves相NbCr2合金.研究了Cr,Nb元素粉经20h球磨后在1200℃,1250℃和1300℃不同时间热压所获得的Laves相NbCr2合金的组织和性能.结果表明:1250℃×0.5h热压获得的Laves相NbCr2合金组织均匀,晶粒尺寸达到微/纳米级,致密度达到97.1%,室温断裂韧性高于5.07MPa·m1/2.与熔铸工艺制备的单相Laves相NbCr2合金的断裂韧性1.50MPa·m1/2相比,所制备的单相Laves相NbCr2合金的室温断裂韧性大大提高,充分实现了细晶韧化的效果.     

摆盘流动与换热性能数值仿真

针对受燃烧室出口高温燃气冲刷的摆盘装置的冷却水回路,建立二维、三维物理仿真模型,模拟了冷却水在内部流道的 流动与换热过程,考察了冷却水进口压力、冷却水流量对流阻和换热性能的影响.结果表明:①摆盘冷却水进口压力由2.3×105Pa提高到8.3×105Pa,摆盘壁温变化微小,结构1壁温升高5K,结构2壁温升高7K;②冷却水进口速度由0.5m/s提高到5.3m/s,结构1壁温降低约120K,结构2壁温降低约100K,冷却效果明显;③结构2通过缩小流道的流通面积,能在更小的冷却水流量的工况下得到更好的换热效果.      

航空发动机用M210石墨材料耐湿热老化性能研究

为适应海洋环境高温、高湿的气候条件,对航空发动机用高性能抗氧化石墨材料M210,选取不浸渍不浸油、浸渍不浸油、浸渍后浸油3种不同处理方式的试样进行湿热老化试验,对比研究湿热环境对不同处理方式的M210石墨材料在外观形貌、抗压强度和抗折强度等方面的影响.研究表明：M210石墨材料表现出良好的抗湿热老化性能,浸渍处理可以增强M210石墨材料在湿热环境下的抗压强度,且不受浸油的影响.3种处理方式的试样在湿热环境下均表现出优异的抗折性能.