中国航空研究院:中国航空科技发展引领者

中国航空研究院的整合重组,是落实国家创新驱动发展战略的需要,是引领与支撑航空科技发展的需要,标志着我国航空科技发展向新高峰攀越。

航空发动机压气机钛火包容性评价及机理研究

航空发动机压气机钛火燃烧产生的大量熔滴及其产物会造成钛合金机匣烧穿,并致使其非包容失效,危害巨大。基于钛合金熔滴烧蚀机理和激光点火技术探索压气机钛火包容性定量评价方法,建立以TC4钛合金机匣水平扩展、垂直滴落两种构型抗熔滴烧穿能力为特征参数的测试与评价方法,实现了模拟气流环境下钛火扩散传播行为以及失效临界条件的实验验证。结果表明:在垂直滴落构型下,钛合金熔滴烧穿机匣的机理在于滴落接触界面处形成的局部高度热量集中;受传热机制影响,钛合金机匣基底原子动能急速升高,形成贯穿性液相区,最终造成烧穿,即钛火非包容失效;而在水平扩展构型下,熔滴在水平移动时会受到一定的反向气流作用等机制影响,削弱扩展效应。当熔滴在重力或离心力等作用下长期黏附于机匣模拟件表面时,释放的热量足以烧穿钛合金机匣,其临界厚度在1.5~2 mm之间。

北京航空材料研究院铸造高温合金及工艺发展40年

简要介绍了航空材料研究院４０年来在铸造高温合金及工艺包括熔炼、铸造、定向凝固及细晶铸造等领域取得的成就。

北京航空材料研究院在重型燃气轮机叶片材料和工艺方面的研究进展

一．国内外重型燃气轮机叶片发展状况 燃气轮机是20世纪40年代兴起的一种高效、节能、低污染的新型动力机械，具有功率大、质量轻、尺寸小、起动快、工程总投资少、可采用多种燃料、不用冷却水或少用水等优点，被广泛用于航空、航天、船舶、坦克、铁路机车的动力装置和天然气输送、油田注水、供热、矿井通风等重要领域。60多年来，燃气轮机的发展取得了引人注目的进步，燃机性能不断提高，

航空发动机用新型高温钛合金材料研究进展

国外先进航空发动机中,高温钛合金用量已占到发动机总重量的25%~40%,如第三代发动机F100的钛合金用量为25%,第四代发动机F119的钛合金用量为40%。我国第二代航空发动机钛合金用量约13%~15%,使用温度一般不超过400℃。第三代航空发动机中钛用量达到25%。高温钛合金主要用于制造航空发动机压气机叶片、盘和机匣等零部件,这些零件要求材料在高温工作条件下(300~600℃)具有较高的比强度、高温蠕变抗力、疲劳强度、持久强度和组织稳定性。

机器学习在航空发动机钛合金研究中的应用进展

高性能航空发动机的不断发展对钛合金的综合性能提出更高要求,基于不同合金化元素作用机理的材料成分设计技术是实现钛合金改性的重要途径。对于日益复杂的航空发动机钛合金材料体系,不同元素的相互作用机理及精准设计难度极大。基于Mo当量和密度泛函等传统设计已不能满足未来需求,机器学习成为一种可行且高效的理论工具。本文在介绍钛合金机器学习基本原理和方法的基础上,综述通过机器学习实现航空发动机钛合金成分设计及工艺优化的最新研究成果,重点比较不同机器学习模型在预测力学性能及高温氧化性能上的特点及优势,最后对未来基于主动学习框架设计航空发动机钛合金成分的研究方法进行展望,指出Mo/Al当量设计与机器学习相结合、复杂多组元合金材料简化元素设计等是今后重要发展方向。

航空典型金属材料增材制造组织、缺陷、表面、构型研究进展

增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术,具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点,是材料加工领域中最具应用前景的技术之一,金属增材制造技术已在航空领域得到广泛研究和应用,国内外学者在航空金属材料增材制造方面的研究不断深入。中国航发增材制造技术创新中心在金属增材制造结构四要素——组织、缺陷、表面、构型方面开展了大量研究并获得一些数据,发现了一些现象和规律,包括组织接续生长特征及其对力学性能的影响;典型材料增材制造常见缺陷(气孔、裂纹、未熔合)特征、形成原因及其对力学性能特别是疲劳性能的影响机制;零件表面粗糙度与成形角度的关系及对疲劳性能的影响;金属增材制造构型的影响因素。在此基础上,总结了金属增材制造发展中存在的问题,对下一步重点提出了建议,并对未来研究工作提出了展望。

初访苏联中央航空发动机研究院

本文简要介绍了苏联中央航空发动机研究院的发展，地位及科研试验能力，并指出了我们应从他们的诸项成功中获得有益的经验。

增材制造镍基高温合金在航空发动机与燃气轮机中的研究应用进展

镍基高温合金具有良好的高温性能,被广泛用于航空发动机与燃气轮机热端部件的制造。增材制造逐点快速熔凝、逐层累积堆叠的工艺特点,不仅可实现高性能复杂结构零件的快速制造,还可用于损伤零件的高效率、高质量修复。目前,增材制造技术已逐渐成为镍基高温合金零件制备及修复的重要技术途径之一。本文综述了增材制造镍基高温合金在显微组织与冶金缺陷研究方面的进展,总结现有文献中GH3536、GH3625和GH4169三种常用镍基高温合金的拉伸性能,介绍增材制造镍基高温合金零件在航空发动机及燃气轮机中的典型应用案例。最后,针对现有研究存在的问题及制约增材制造镍基高温合金零件应用的困难,提出从设计增材制造专用镍基高温合金成分、建立增材制造镍基高温合金专用热处理/热等静压工艺、开发单晶镍基高温合金增材制造技术、发展增材制造实时监测控制技术、创新增材制造零件内表面处理技术等方面,进一步促进增材制造镍基高温合金零件的工程应用。

北京航空材料研究院树脂基复合材料专业SWOT分析

综述北京航空材料研究院复合材料专业的优、劣势和面临发展的机遇和威胁,并就未来发展提出了一些观点。指出复合材料的大发展既是对北京航空材料研究院的挑战,同样也是机遇,北京航空材料研究院在充分发挥自身技术优势的同时,正视并解决存在的劣势和不足,主动把握发展机遇,必将在未来取得更大的成功。

纳米压痕法测量航空发动机关键材料残余应力的研究进展

随着航空发动机的需求日益增加,人们对合金性能的要求也越来越高。在制造和加工过程中引入的残余拉应力会严重影响合金的力学性能,从而缩短发动机的服役寿命。因此,残余应力的测量对发动机的可靠性和安全性起着关键性作用。本文系统归纳了纳米压痕技术的测量原理,包括接触深度、接触刚度、接触面积、硬度以及弹性模量的计算,介绍了纳米压痕测量残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Xu、Wang、Kim以及Peng等模型)的分析过程,对比了计算模型之间的优缺点,详细综述了纳米压痕理论在航空发动机关键材料(如不锈钢、铝合金、钛合金、镍基高温合金)残余应力测量中的最新研究进展,总结了残余应力计算模型存在的不足,同时展望了纳米压痕法测量残余应力的发展方向。

航空发动机钛合金分子动力学计算技术研究进展

未来航空发动机推重比等性能不断提升,对钛合金部件的高温力学及结构稳定性等提出更高的需求。传统实物实验在时间、空间尺度的局限性日益凸显,对于微观瞬态现象及机理的深入研究存在一定难度。而分子动力学(molecular dynamics,MD)计算技术以原子/分子模型为计算对象,在引入牛顿经典力学与经验参数的基础上,较量子计算方法大幅度提高了计算效率,从而成为实现航空发动机钛合金工艺参数优化与组织性能计算的重要技术途径。本文在概述MD计算空间与时间尺度优势基本原理的基础上,重点介绍通过MD计算方法研究钛合金成形制造、微观组织与结构、力学与热力学性能、材料设计和力场开发等方面的研究进展,以及有助于航空发动机钛合金耐高温性能提升的代表性结论。最后结合航空发动机钛合金对MD计算技术的需求,展望未来研究方向,指出基于MD计算方法的钛合金高通量成分设计、训练针对成熟钛合金成分体系的分子力场和将新型ReaxFF(reactive force field)反应力场引入钛合金燃烧机理研究中面临的挑战。

航空工程科技未来20年发展战略研究

在航空强国建设稳步推进的背景下,航空工程科技涉及专业领域多、技术风险高、资金投入大、发展周期长,需要制定长期、稳定的发展战略,才能集中力量突破航空工程科技的关键核心技术,实现航空工业的可持续发展。本文从民用飞机、航空动力、机载系统、空管系统4个方面出发,总结了世界航空工程科技发展态势,梳理了我国航空工程科技发展现状;识别出基础研究及技术储备、系统集成与产品体系研究、航空动力技术、机载系统研发及试验、航空维修能力、工业软件及基础元器件等方面的不足。在此基础上,论证提出了未来20年我国航空工程科技发展构想,着重阐述了超声速客机、高速旋翼机、新能源飞机、混合电推进系统、新一代空管技术、智能化客机技术、全复合材料航空发动机技术、复合材料智能修复技术等未来项目部署的重点方向。研究建议,将航空强国建设列入国家中长期战略规划,强化科技创新体系建设,加强跨领域协作,注重国际合作,精准支撑未来20年航空工程科技发展。

基于全产业链视角我国通用航空产业发展路径研究

新能源产业发展是大势所趋,也是世界各国争相发展的目标,它为能源的使用形式提供了变革。基础研究的源头是创新,拥有强大的基础研究,才能产生原创性、变革性、颠覆性的关键核心技术,才能真正实现创新价值、实现产业驱动发展。本文以产业链经济学视角为理论基础,确定了影响我国通用航空产业发展的三个层次的结构体系和四大影响因素,通过对其进行层次分析,为我国通用航空产业发展提供发展建议。

航空发动机单晶高温合金涡轮转子叶片增材修复技术研究进展

单晶高温合金涡轮转子叶片是航空发动机的核心热端部件之一,对航空发动机的推力和性能具有决定作用,其服役损伤增材修复技术是航空装备特种加工领域最具挑战的工作之一。本文系统梳理了航空发动机单晶高温合金涡轮转子叶片的增材修复工艺方法及其应用进展;针对单晶合金增材修复中易产生的热裂纹缺陷问题,从热裂纹形成机理、关键影响因素和控制措施等角度进行了归纳;总结了单晶合金增材修复组织及性能的研究进展。在此基础上,展望了单晶高温合金涡轮转子叶片增材修复的未来发展方向,指出单晶合金修复专用合金材料成分设计、新工艺开发和基于深度学习的多目标协同优化是此领域未来的重要研究方向。

稀土元素Er、Yb和Y掺杂ZrO_(2)的第一性原理研究

氧化锆具有声子能量低,介电常数高和带隙较宽等优良特性,并且立方相的氧化锆(cZrO_(2))透光率高,适合作为上转换发光材料的基质.采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法研究了稀土元素Er、Yb和Y掺杂cZrO_(2)的电子结构和光学性质.计算结果显示,掺入Y元素后,cZrO_(2)转变为直接带隙材料,继续掺入Er和Yb原子后,费米能级移动到价带内,带隙显著减小.Y和Er混掺后,增强了cZrO_(2)在近红外波段的吸收能力.继续掺入Yb后,cZrO_(2)对近红外波段的吸收能力有了进一步地增加.

加强研究院所科研项目管理的思路探析

随着科研工作的重要性越发凸显,科研投入的逐年增加,为了确保研究院所的科研项目的顺利开展,更加有必要加强对科研项目的管理,提升科研项目管理的效率。文章以此为出发点,探究研究院所科研项目管理的思路。

基于迟滞回线的航空相机减振器特性研究

橡胶减振器具有优异的阻尼减振功能,且结构简单、可设计性强,在航空相机领域具有重要的研究与应用价值。用高阻尼硅橡胶材料制备航空相机减振器,通过迟滞回线法对其静刚度、动刚度、损耗因子的影响因素进行研究。结果表明:筒式航空相机减振器的静刚度随位移的增加先降后增;动刚度随频率和预压缩量的提高而提高,随动位移的增加而降低;损耗因子随位移的增加先降后增,随频率和预压缩量的增加而增加。当预压缩量一定时航空相机减振器的损耗因子由约为0.2,提高至0.6以上。