集群无人机载雷达阵列波束合成

集群无人机载雷达阵列具有较高的机动性与灵活性,相关研究受到广泛关注。波束合成是集群无人机载雷达阵列的重要功能之一,该功能的实现面临较多挑战。本文首先构建了波束合成信号模型并分析了位置不确定性、时间同步不确定性、天线指向不确定性以及通道不确定性的影响;其次,推导了波束合成信号模型的克拉美罗界和峰值旁瓣电平并提出了集群无人机构型优化方法;最后,提出了一种幅相误差处理策略,主要包括基于高精度测距的定位和时间同步系统设计以及幅相误差快速补偿两部分。仿真结果和工程实验证实了集群无人机载雷达阵列波束合成的可行性。

2219铝合金与不锈钢惯性摩擦焊接接头组织与力学性能

异种金属的连接可实现节能、经济及减重的目标,成为航空航天、造船、铁路运输等领域的研究热点之一;而铝合金与不锈钢物理化学性能差异明显,成为异种金属中最难实现的连接接头之一。采用惯性摩擦焊接技术进行2219铝合金与不锈钢回转体的连接,分析不同焊接工艺参数下铝钢惯性摩擦焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,惯性摩擦焊接使铝钢接头铝合金一侧形成了细晶区和拉长晶区;EDS结果显示焊接界面处发生了Fe、Al等元素扩散。硬度测试结果表明,在连接界面处-0.6^+0.15 mm范围内硬度值发生了明显的阶跃变化,该区域为受焊接热及变形作用的主要区域,硬度值高于母材。合理焊接工艺下获得的2219铝合金与不锈钢接头拉伸强度为235~300 MPa。铝钢惯性摩擦焊接断口以脆性断裂为主。

热处理对Ti2AlNb线性摩擦焊接头组织与硬度的影响

对Ti2AlNb合金进行了线性摩擦焊试验以及焊后热处理研究.着重分析了Ti2AlNb合金线性摩擦焊接头焊合区,热力影响区的显微组织特点以及组织演变规律,结合焊后热处理,探讨了热处理温度对接头的影响规律.试验结果表明,采用线性摩擦焊可实现Ti2AlNb合金可靠连接,接头无微裂纹、孔洞等缺陷.焊态Ti2AlNb合金接头的焊合区为亚稳态β组织和极少量的变形α2相,热力影响区含变形α2相和O相,以及亚稳态β相.热处理后,针状O相在亚稳态β相中析出,并随着热处理温度升高(从700~900℃)而长大. 700℃热处理后,接头显微硬度明显升高,但随着热处理温度的升高,显微硬度下降.

转速对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头组织与力学性能的影响

应用惯性摩擦焊机完成了FGH96/GH4169高温合金焊接,采用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备观察并测试了焊接接头的微观组织形貌、显微硬度及拉伸性能。结果表明接头存在FGH96侧母材、热力影响区、焊缝区、GH4169侧热力影响区及母材五个区域,焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区则发生了拉伸变形。接头近界面处最高温度达到1 100℃以上,超过γ'等强化相的固溶温度。焊后热力影响区处强化相部分重溶,在界面细晶区强化相几乎完全重溶。随着转速增大,焊缝区晶粒增大,典型原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度值升高。

FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊热变形组织及行为分析

建立了FGH96/GH4169惯性摩擦焊接头组织形成过程的有限元模型,分析了焊缝热变形组织和飞边的形成模式。结果表明,摩擦热的作用使近摩擦面处母材形成塑性层,塑性层在轴向顶锻力作用下发生塑性流动,形成拉长组织并在摩擦面高温、高压及高应变速率作用下发生动态再结晶,拉长组织边界消失,再结晶晶粒呈无序等轴状。摩擦面金属沿径向流动,在边缘处挤出,其摩擦面延伸侧受拉应力作用,最终形成卷曲飞边并实现自清理作用。

高氧TC4/TC17线性摩擦焊接头组织与显微硬度研究

对高氧TC4和TC17钛合金进行了线性摩擦焊试验,利用光学显微镜与扫描电镜对焊接接头的微观组织进行了分析,并研究了热处理对接头组织及显微硬度的影响。结果表明,焊态下高氧TC4侧焊缝比TC17侧窄,焊缝界面处生成共生晶粒,界面两侧发生动态再结晶。高氧TC4侧,靠近焊缝边缘的部分热力影响区形成大量的亚晶粒,部分区域发生动态再结晶形成细小的等轴β晶粒,冷却后晶粒内析出马氏体α＇相。TC17侧,β晶粒以及α晶界被拉长形成变形带,在靠近焊缝处、形成许多细小的等轴β晶粒。经过焊后热处理,高氧TC4的TMAZ亚稳态马氏体α＇相分解,高度变形的β相中析出片层状α相;TC17侧TMAZ组织为细小的针状α相。焊缝中心的共生晶粒组织不均匀,由相互交错的大小α片层组成。焊态下焊缝中心硬度最高;热处理后,TC17侧焊缝及热力影响区硬度大幅度增加。

线性摩擦焊接钛合金整体叶盘研制与实验研究

本研究以先进航空发动机压气机整体叶盘为应用对象,开展TC11/TC17异材线性摩擦焊接整体叶盘的研制与实验考核研究,分析焊接接头的显微组织,对比研究母材和焊接接头的拉伸性能及持久性能,完成了焊接叶片单元件的振动疲劳实验和焊接整体叶盘的超转实验及低循环疲劳实验。结果表明:TC11/TC17线性摩擦焊接接头由TC11母材区、TC11侧热力影响区、焊合区、TC17侧热力影响区和TC17母材区五个典型区域组成。焊接试样的拉伸强度与TC11母材基本相当,焊接试样的伸长率与TC17母材相当,断面收缩率与TC11母材相当;焊接接头的持久强度极限低于TC17母材但略高于TC11母材。三种焊缝位置的焊接叶片单元件的中值疲劳寿命分别为1.501×106次、0.344×106次和0.132×106次,疲劳裂纹未产生在叶片的焊缝处及热影响区;焊接整体叶盘通过了115%的超转实验和1000次低循环疲劳实验,实验结果满足要求。

高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头组织特征及力学性能

对高氧TC4/TC17异质钛合金进行线性摩擦焊试验,研究了焊接接头各区域组织特征、焊接界面合金元素扩散行为及力学性能.结果表明,焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶,形成细小的等轴晶粒.高氧TC4侧焊缝区形成针状马氏体,TC17侧形成亚稳定β相;两侧热力影响区晶粒均发生了破碎,沿着振动方向拉长.焊后冷却阶段在焊合线附近出现合金元素扩散现象,扩散区域狭窄.焊缝中心处显微硬度值最高达到420 HV,高氧TC4侧显微硬度随着靠近母材而逐渐降低;TC17侧显微硬度随着远离焊缝中心迅速升高.拉伸性能测试结果表明,接头抗拉强度与高氧TC4母材相当.

TC21+TC4-DT线性摩擦焊接头组织与力学性能试验

针对高强TC21和中强TC4-DT异种钛合金进行线性摩擦焊工艺研究,对接头进行不同热处理,接头微观组织和力学性能进行试验分析.结果表明,TC21+TC4-DT线性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边表面光滑根部无明显缺陷存在;焊态条件下焊缝组织为典型的魏氏组织结构特征,热处理后焊缝组织析出弥散的针状α相,随着热处理温度的升高析出的针状α相逐渐长大粗化,致使接头冲击和断裂性能先上升后下降;接头拉伸性能与TC4-DT母材相当;700℃/3 h热处理接头、母材高周疲劳性能试验结果表明,接头的疲劳极限达到558 MPa,与TC4-DT基体相当,焊缝组织细化是提高接头疲劳极限的重要原因.

TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及性能

文中针对航空发动机风扇及压气机盘TC17钛合金材料,开展了接头组织分析、拉伸性能测试及硬度测试,分析了接头不同部位组织特征及形成原因.结果表明,接头明显分为母材区(BM)、热力影响区(TMAZ)和焊合区(WZ),焊接接头中部热力影响区的组织表现为等轴晶粒,而靠近焊缝边缘处热力影响区的晶粒表现为沿着受力方向被拉长,焊合区发生了动态再结晶;接头的拉伸性能与母材相当;接头热力影响区的硬度高于母材和焊合区,平均硬度为486HV.

Ti-22Al-27Nb合金线性摩擦焊接头组织与显微硬度分析

对Ti-22Al-27Nb合金进行了线性摩擦焊及热处理试验,并对热处理前后焊接接头的微观组织和显微硬度进行测量分析.结果表明,利用线性摩擦焊方法焊接Ti-22Al-27Nb合金得到的接头无焊接缺陷.焊态下,焊缝区形成了B2单相区组织.热力影响区为B2+O+α_2相三相区,出现等轴α_2相,针状O相几乎消失.热处理后在焊缝区析出板条状O相和针状O相,热力影响区为O相均匀分布的两相区.母材处的显微硬度值最低约为300 HV,随着向焊缝靠近,显微硬度值逐渐增加,焊缝中心达到最大值354 HV.热处理后,由于板条O相和针状O相的沉淀析出,使焊缝中心显微硬度急剧增加.

异态TC17钛合金线性摩擦焊接头微观组织与断裂韧性研究

根据钛合金双性能整体叶盘制造的需要,研究了异态(双态组织与网篮组织)TC17钛合金线性摩擦焊接头的微观组织与断裂韧性。结果表明,接头焊合区(WZ)为剧烈破碎的含亚稳定相细晶组织,热力影响区(TMAZ)为热塑性变形组织,且部分初生αp相发生了溶解。焊态接头WZ与TMAZ的断裂韧性与母材相比有较大幅度降低,产生了明显的脆性倾向,而焊后退火热处理可使接头中的亚稳定相分解并形成平衡态α+β组织,可在一定程度上缓解接头的脆性倾向。

MIMO雷达正交连续相位编码波形研究

正交波形设计是实现MIMO体制雷达波形分集能力的前提,其自相关函数旁瓣电平和互相关函数电平大小直接影响MIMO雷达波形分集的性能。对MIMO雷达波形的形式、优化算法的选择、波形设计的结果进行了研究,并和传统的多相码、遗传算法等进行了仿真比较。

K447A+GH4169惯性摩擦焊接头组织与高温力学性能

针对新型镍基铸造高温合金K447A和变形高温合金GH4169异种材料惯性摩擦焊工艺进行研究,对热处理后接头微观组织和高温力学性能进行试验分析,结果表明,K447A和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边根部无明显缺陷存在;接头焊缝区组织为完全再结晶组织,焊缝组织中的γ''和γ'相热处理后重新弥散析出,K447A侧仅形成了3~10μm宽的再结晶区;通过接头高温力学性能试验,结果表明,接头高温拉伸和高温扭转性能断裂位置在K447A母材侧,400℃高周疲劳强度达到355 MPa.在最大应力720 MPa,试验温度400℃条件下低周疲劳寿命均超过30000次.

K447A+GH4169惯性摩擦焊工艺试验研究

本工作针对铸造高温合金K447A+变形高温合金GH_4169异质材料惯性摩擦焊接(IFW)接头的微观组织和力学性能进行分析,结果表明,K447A+GH_4169惯性摩擦焊接头飞边主要由GH_4169一侧产生;GH_4169及K447A一侧在界面近域均形成了细小再结晶区,热处理后焊缝组织中析出细小的γ′相,GH_4169一侧焊缝中δ相几乎全部溶解,热力影响区中δ相部分回溶,时效处理后无明显析出现象;界面元素浓度检测结果显示在结合界面处形成了元素扩散过渡区。GH_4169+K447A惯性摩擦焊接头的抗拉强度与K447A相当,高温持久性能测试试验时间超过75h。

焊后热处理对高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及性能的影响

对高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头进行热处理,研究了不同热处理温度对异质钛合金线性摩擦焊接头显微组织及力学性能的影响。结果表明:异质钛合金线性摩擦焊接头焊缝区在TC17侧形成亚稳定β相,在高氧TC4侧形成针状马氏体相。经过热处理后,板条状α相在晶界处析出,针状α相在晶粒内部析出,并且残余α相在保温过程中发生分解,随着热处理温度的升高,析出相逐渐长大。接头焊缝及热力影响区显微硬度在热处理后显著增加。裂纹尖端张开位移(Crack tip opening displacement,CTOD)试验结果表明:接头断裂韧性薄弱区域在焊缝区及TC17侧热力影响区,热处理温度的升高可以明显提高接头薄弱区域的断裂韧性。

激光成形TC17钛合金线性摩擦焊接头组织与力学性能

立足航空发动机整体叶盘叶片发生损伤后采用线性摩擦焊进行修复的背景需求,针对航空发动机常用的TC17钛合金,开展激光成形制备一侧焊接台后再线性摩擦焊的典型接头组织分析、力学性能测试以及断口分析,重点分析了接头中激光沉积区组织在线性摩擦焊前后演变特征及与力学性能影响关系,结果表明,缩短量的大小决定了接头中含有的激光成形区组织多少,参与焊接过程的激光成形沉积区组织发生了明显的再结晶,原始的粗大晶粒破碎,晶粒内部析出细小α相,三种典型接头的拉伸性能均与母材相当,当焊缝中挤出去除沉积区组织时,接头高周疲劳强度可达到母材的90%以上.

Structure and mechanical property of TC17 linear friction welding joint

TC17 titanium alloy which usually used on the fan and compressor disk were selected.Microstructure and mechanical property of joint were investigated.Microstructure character of different part of joint was analyzed also.Results showed that the joints included three zones,base metal(BM),thermal mechanical affected zone(TMAZ)and weld zone(WZ).The microstructure of joint middle part was equiaxial grains,but the bottom part was the elongated grains.Dynamic recrystallation happened at the weld zone.Tensile test result showed that joint tensile strength equal to that of the TC17 base metal.The average hardness value of the HAZ was 486 HV which was higher than that in the BM and WZ.

异种钛合金线性摩擦焊组织演变及超扩散机理

研究了TC11和TC17异种钛合金在不同摩擦压力(22~47 MPa)下的线性摩擦焊组织演变和超扩散机理。通过扫描电子显微镜分析接头的微观结构,并通过电子探针分析了接头界面近域的原子浓度。结果表明,焊缝区域温度超过β相变温度,焊接后接头温度迅速下降,焊缝组织转变为完全再结晶组织。焊缝界面处原子发生了超扩散现象,典型原子的扩散系数约为扩散焊接处原子的100倍。在试验参数范围内,增加摩擦压力会增加典型原子扩散距离。