固体火箭发动机材料现状和前景展望

介绍当今导弹和航天用固体火箭发动机主要构件燃烧室绝热壳体和喷管材料应用现状,讨论了该领域金属材料、聚合物基复合材料、碳基和陶瓷基复合材料的技术发展趋势和应用前景。     

复合材料长桁机械成型工艺

复合材料自动化成型技术在提高复合材料生产效率、降低复合材料制造成本等方面都具有明显优势,为了改进传统生产效率低、质量稳定性差的缺点,利用设计的长桁机械成型设备制备预成型制件,研究了预成型速率以及预成型温度等工艺参数对于成型制件质量的影响,通过尺寸测量、金相分析等方法表征制件拐角厚度、纤维体积分数、孔隙率、纤维偏转变形等参数。结果表明:97℃预成型温度、1~3 mm/min预成型速率、[90°/45°/0°/-45°]2s铺层方式、2. 99 mm成型间距是较优的成型工艺参数,采用此工艺参数制造的制件厚度均匀、孔隙缺陷少、纤维偏转变形小、质量良好,在铺层表面添加聚四氟乙烯布保护层可以有效改善45°方向铺层出现的纤维偏转变形问题。     

先进复合材料制造及过程控制技术

先进复合材料在民用飞机中的大量应用带来了突出的减重优势和经济效益,同时对复合材料制造技术和成型质量提出了高标准要求。针对先进复合材料在民用飞机中的应用,介绍了国内外先进的大型民用飞机中典型复合材料构件的制造方案,并按照过程质量控制要求,从原材料、工艺过程及产品检验三方面进行了复合材料构件制造过程质量控制分析。分析表明,发展基于自动化的先进复合材料整体成型技术并实现复合材料制造过程的高水平控制,对满足民机适航性和经济性的高标准要求、实现复合材料在民机领域的大规模应用与批产具有重要意义。     

民用飞机LRU划分的双步迭代层次分析法

合理的航线可更换单元(LRU)划分可以有效提高民用飞机维修效率,避免飞机停场现象,保障民用飞 机安全可靠运行。在综合考虑民用飞机设计阶段及运营过程中多种因素影响的前提下,提出一种 LRU 划分方 法———双步迭代层次分析法(TSI-AHP)。梳理民用飞机设计阶段及运营阶段相关因素对 LRU 划分的影响; 将产品按照功能分解至最底层结构,将其作为研究对象,运用 TSI-AHP 确定民用飞机 LRU 划分方案;并以 ARJ21-700飞机起落架系统为例,运 用 所 提 方 法 实 现 其 LRU 划 分。结 果 表 明:基 于 TSI-AHP 的 民 用 飞 机 LRU 划分方法可有效实现 ARJ21-700飞机起落架系统的 LRU 划分;本文 LRU 划分项目与实际 LRU 项目基 本一致,验证了该方法的可行性和有效性,可为国产民用飞机 LRU 划分工作提供一种新思路。     

含硼推进剂固冲发动机补燃室响应面优化设计

影响含硼推进剂固体火箭冲压发动机补燃室燃烧效率的因素很多,且各因素对燃烧效率的影响很难用精确的解析函数式来表示.首先建立了发动机补燃室内两相湍流燃烧数值模拟模型,然后提出了选用基于正交多项式的响应面方法来解决含硼推进剂固体火箭冲压发动机补燃室结构优化问题.这种方法可以减少为得到近似函数式而对补燃室流场进行计算的次数,能比较方便地对固体火箭冲压发动机补燃室各个参数进行优化与分析.      

金属增材制造监测与控制技术研究进展

金属增材制造技术凭借其柔性化定制能力和复杂构件成形优势,有望成为提升航天领域设计与制造能力的一项关键核心技术,但现阶段该方法仍然存在制造过程稳定性不足、制造质量实时检测困难、工艺参数实时调节技术成熟度有待提升等问题。本文从增材过程信息感知、增材工艺优化决策、质量优化控制发展趋势三方面详细阐述了金属增材制造监测技术的研究进展,论证了高性能结构件增材成形过程中工艺变量-过程参量-成形质量调控的发展必要性,并就增材过程监测技术的发展趋势做出了思考与展望。     

在PDM中实现工艺更改过程管理

 针对工艺设计中更改活动的原因及特点,分析了工艺更改管理中普遍存在的问题,结合军工制造企业研制生产的特点,研究了基于工作流理念建立工艺更改过程的建模方法与控制方法,提出一种基于PDM进行工艺更改过程管理的方案。在PDM软件—TeamCenter Engineering系统中建立了支持工作流的工艺更改过程模型,实现了工艺更改过程的自动运行,同时,通过PDM系统能对工艺更改流程和更改文档进行有效的控制和管理。     

Compression Creep Behavior of High Volume Fraction of SiC Particles Reinforced Al Composite Fabricated by Pressureless Infiltration

The compression creep deformation of the high volume fraction of SiC particles reinforced Al-Mg-Si composite fabricated by pressure-less infiltration was investigated. The experimental results show that the creep stress exponents are very high at temperatures of 673 K, 723 K and 773 K, and if taking the threshold stress into account, the true stress exponent of minimum creep strain rate is still approximately 5, although the volume fraction of reinforcements is very high. The creep strain rate in the high volume fraction rein- forced aluminum alloy matrix composites is controlled by matrix lattice diffusion. It is found that the creep-strengthening effect of high volume fraction of silicon carbide particles is significant, although the particles do not form effective obstacles to dislocation motion.     

Optimization and Sizing for Propulsion System of Liquid Rocket Using Genetic Algorithm

Flight vehicle conceptual design appears to be a promising area for application of the Genetic Algorithm (GA) as an approach to help to automate part of the design process. This computational research effort strives to develop a propulsion system design strategy for liquid rocket to optimize take-off mass, satisfying the mission range under the constraint of axial overload. The method by which this process is accomplished by using GA as optimizer is outlined in this paper. Convergence of GA is improved by introducing initial population based on Design of Experiments Technique.     

Plasma Niobium Surface Alloying of Pure Titanium and its Oxidation at 900 ℃

A niobium-modified layer on pure titanium surface was obtained by means of double glow plasma surface alloying technique. The modified layer was uniform, continuous, compact and well adhered to the substrate. The niobium composition in the modified layer decreased gradually from the surface to the substrate. The oxidation behavior of the niobium-modified layer was investigated and compared with the untreated surface at 900 ℃ for 100 h. Characterization of the layers was performed using X-ray diffraction and scanning electron microscope, respectively. The test results show that the oxidation behavior of pure titanium was improved by niobium alloying process. Niobium has a positive influence on the oxidation resistance.