基于MEMS的细长体非对称涡控制机理研究

目前,微机电系统(MEMS)作为致动器和传感器已被广泛应用于航空航天领域中。MEMS器件具有很好的功能性、集成性、可控性和鲁棒性等等。根据MEMS器件的特性,采用NS数值计算技术,对细长体在大迎角飞行状态下的非对称涡进行了气动控制。分析了MEMS器件控制流场的机理和将非对称涡转变为对称涡的流场控制机理,获得了MEMS器件控制流场特性的宏观效果。研究表明:MEMS器件对控制大迎角细长旋成体非对称涡和复杂流场具有良好的控制能力。

基于ProCAST的ZL114A尾段壳体凝固成形数值模拟与工艺优化

目的针对ZL114A尾段壳体研制需求,利用低压充型液态成形工艺与数值仿真计算,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,通过改进工艺来减少疏松缺陷,进而提高生产合格率。方法基于ProCAST软件对ZL114A尾段壳体低压充型凝固过程进行仿真计算,分析充型凝固过程中的流动场与温度场分布、充型时间、流动长度与凝固时间,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,结合枝晶相干点双电偶热分析法测试结果,对低压充型工艺进行设计优化。结果由尾段壳体凝固疏松缺陷的仿真计算结果与枝晶相干点温度测试结果可知,低压充型增压速度得到提高,保压时间有所延长,对安装凸台冷铁材质与厚度进行设计优化后,疏松缺陷得到显著改善。结论通过数值仿真计算指导了铸造工艺设计,制备得到了满足技术指标要求的ZL114A尾段壳体。

商业化液体火箭箭体结构低成本快捷制造技术

随着航天发射应用市场的逐渐开放及快速发展,商业化是运载火箭发展的必然趋势。箭体结构系统组成复杂且涉及大量制造技术,是液体运载火箭的重要组成部分,同时也是制约火箭生产效率及成本的重要因素。如何实现箭体结构低成本快捷制造成为商业航天发展的重要研究方向。基于这种背景,系统总结目前液体运载火箭箭体结构关键结构件制造技术的应用情况,结合"长征八号"运载火箭研制,提出了商业化运载火箭结构系统的发展思路,开展了基于设计工艺一体化的箭体结构低成本快捷制造技术探索应用,有效提升了箭体结构产品质量和制造效率。

ZL114A导弹舱体低压铸造工艺与组织性能研究

采用Pro-CAST仿真计算软件对ZL114A导弹舱体充型流动场、凝固温度场与疏松分布进行了计算分析,充型和凝固总时长分别为9.24 s与2 788.54 s,提高浇注温度和充型增压压力至720℃与15 kPa后,改善了合金熔体的成形流动性能与压力补缩效果,疏松分布显著减少。附铸试样T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别为351 MPa、284 MPa、10.0%与70.4 GPa,本体试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为343 MPa、280 MPa、8.4%与HBS116,对应离散系数CV分别为1.5%、3.1%、5.4%与3.5%,径向和高向凝固收缩率调整为1.05%与0.90%后,导弹舱体内腔尺寸精度达到HB 6103—2004 CT8级。铸态组织主要由α-Al基体、(α-Al+Si)共晶体、Mg_(2)Si相与Al_(3)Ti相等组成,顶端区域、中部区域与底部区域α-Al基体平均晶粒直径各为96.8μm、112.9μm与117.6μm,T6热处理后铸态板边状与多边块状共晶硅相形貌转变为球状或短粗棒条状,硅相长宽比由11.1降至2.0,断口表面可观察到大量的微观韧窝,材料断裂机制为韧窝断裂。

ZL114A异形结构导弹壳体凝固成形工艺设计

采用低压铸造工艺在715℃浇注了ZL114A异形结构导弹壳体,充型和凝固时长分别为4.79 s与1615 s,实现了自上而下的平稳充型,形成了自上而下与自内向外的凝固顺序。结果表明,铸态组织主要由α-Al基体、α-Al+Si共晶体、Mg_(2)Si相与Al_(3)Ti相等组成,导弹壳体顶端、中部和底部区域平均晶粒直径分别为116.09、147.76与178.33μm;试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量均值分别为344.66 MPa、275 MPa、8.44%和71.5 GPa,离散系数分别为0.55%、0.93%、3.5%与0.7%。沿导弹壳体高度方向自上而下本体试样力学性能连续下降,顶端区域抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别为364 MPa、284 MPa、9.2%与71.5 GPa;时效热处理保温后铸态板条状、块状Si相形貌转变为近球状,断口表面残留大量微观韧窝,断裂机制为典型的韧窝断裂。