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航空科学技术
中国航空研究院
航空科学技术

中国航空研究院

魏金钟

双月刊

1007-5453

ast@aviationnow.com.cn

010-64094034

100009

北京东城区交道口南大街67号主楼202室

航空科学技术/Journal Aeronautical Science and Technology
查看更多>>以国家发展航空事业的目标和航空工业发展计划为导向，宣传、贯彻党和国家发展航空科技的方针、政策，综合报道国内外航空关键技术、航空领域各学科发展动态、企业先进生产方法及经验、企业科技进步企业发展战略和重大科技成果等。
正式出版
收录年代

    电动飞机推进电机发展及关键技术综述

    张典梁培鑫
    1-10页
    查看更多>>摘要：电推进电机是电动飞机发展的关键,国内外开展了大量研究,但是研究成果较为分散,缺乏对推进电机发展的总结.本文综述了电动飞机电推进电机的研究成果,分别从结构拓扑、永磁体排布、绕组拓扑、极槽配合和散热等几个方面总结了电推进电机的关键技术,并对未来数十年内电动飞机电推进电机的发展趋势进行了展望,为未来电推进电机的发展提供技术参考.

    电动飞机电推进电机功率密度散热

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    飞行器舱室内壁蛛网仿生薄膜声学超材料设计

    曹尔泰延浩黄河源
    11-19页
    查看更多>>摘要：飞行器舱室内部噪声对乘员及飞行操控和通信构成了显著威胁,薄膜声学超材料(MAM)在满足轻量化要求的同时具有出色的降噪性能,能够满足航空工业领域对降噪和飞行器重量的双重要求.受蛛网启发,本文通过结合膜、框和一组振子设计了一种仿生薄膜声学超材料.计算和试验结果表明,仿生模型的振子质量减少了19%,降噪带宽扩展了61%.此外,本文研究了三种设计参数(薄膜形状、振子位置和模型大小)对结构降噪性能的影响规律,并分析了其多级反共振模态.结果表明,圆形模型在降噪性能上优于两个方形模型.当振子位置在半径比为0.54时,可获得最佳的降噪性能.模型在尺寸减小时仍有较大的降噪效果,但当尺寸增大时有失效的可能.非固定框在2×2阵列模型中有助于形成反共振模态,而在3×3阵列模型中作用则相反.根据不同的频率需求调节设计参数,能够适配于飞行器内部复杂、多变的噪声环境.

    薄膜声学超材料仿生结构飞行器降噪宽频吸声结构设计舱内噪声

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    SiO2-CIP/PDMS超疏水防除冰涂层的制备及性能研究

    刘宜松张靖苏芳芳刘晨...
    20-27页
    查看更多>>摘要：结冰是生活中一种常见的自然现象,但当冰层在基础设施或者交通工具等表面积聚时,会不可避免地影响它们的安全运行,进而带来设备失效的风险,甚至产生安全事故.因此,研究材料表面的防除冰机制,制备具有防除冰性能的功能性涂层材料,防止设备表面结冰,有助于提高各种设备的使用可靠性,具有重要的现实意义.受大自然中荷叶超疏水性能的启发,本文从提高材料表面疏水性的角度出发,结合羰基铁粉(CIP)深色金属粒子的太阳光响应性,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底,通过向其中引入定向CIP,然后再在其表面修饰SiO2纳米粒子,最终得到具有微纳结构的SiO2-CIP/PDMS超疏水防除冰涂层.结果表明,涂层的静态接触角高达159.7°±2°,滚动角低至2.7°±1°,其延迟结冰时间长达1120s,冰的黏附强度低至78.33kPa.本文所制备的涂层具有优异的超疏水、自清洁和防除冰性能,且具有一定的太阳光响应性,具有良好的户外防除冰应用前景.

    防除冰超疏水微纳结构冰的黏附强度结冰延迟时间

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    用于三维机织物预成形变形预测的各向异性超弹性本构模型

    刘闯黄天麟邸嘉男程晖...
    28-40页
    查看更多>>摘要：随着三维机织物逐渐广泛应用在航空发动机叶片、机匣等复杂曲面结构的制造方面,预测三维碳纤维机织物在曲面结构制造的预成形过程中的复杂变形行为对提升纤维结构的成形质量具有重要意义.基于连续介质力学理论,本文提出一种各向异性超弹性本构模型描述三维机织物在成形过程中由于大变形所引起的各向异性力学变形行为.通过三维机织物的变形试验,建立了应变能密度函数,获取了三维机织物材料参数,并通过偏轴拉伸、半球冲压预成形有限元仿真与试验对比,验证了本文提出的超弹性本构模型的有效性.超弹性本构模型的提出可对三维机织物成形的有限元仿真模型与成形工艺优化设计起指导作用.

    三维机织物预成形超弹性本构模型有限元仿真模型

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    变刚度复合材料加筋壁板的压缩试验及仿真研究

    原崇新潘杰屈蒙谭源...
    41-46页
    查看更多>>摘要：受益于自动铺丝等自动化制造技术,曲线纤维复合材料的工程应用已经成为现实,但曲线纤维复合材料在加筋壁板上的性能优势仍缺乏相应的试验数据验证.本文对比分析了直线纤维与优化后的曲线纤维复合材料加筋壁板的压缩性能,采用了自动铺丝工艺分别制造了直线纤维面板和曲线纤维面板,并与固化好的工形长桁进行二次固化,然后对两种类型的试验件进行压缩性能测试.试验结果表明,直线加筋壁板复合材料的压缩载荷为116.27kN,而优化后曲线纤维加筋壁板的压缩载荷为151.62kN.对两种形式的加筋壁板进行了有限元仿真,并与试验结果进行对比.仿真结果表明,直线纤维加筋壁板因为较早地出现了面板屈曲并随之与工形长桁脱黏,最后长桁被压溃而导致整个结构失效.而曲线纤维加筋壁板因为屈曲强度较高,在临近失效时才发生脱黏,并导致最终的压溃.

    曲线纤维复合材料加筋壁板压缩脱胶工形长桁

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    金属表面微结构对CFRP/TC4界面黏结强度的影响分析

    赵盼史恺宁史耀耀周菲...
    47-54页
    查看更多>>摘要：CFRP/TC4异质材料黏结界面主要由金属表面、黏结剂以及复合材料表面组成,该界面是异质材料融合构件的核心部位,其界面黏结强度的优劣,对该类异质材料融合构件的长寿命和高可靠性会产生显著影响.本文主要针对TC4金属表面微结构对界面黏结强度的影响进行研究,基于Abaqus建立剪切力作用下的重叠黏结有限元模型,确定优选后的三角形结构主要参数为宽度、高度以及开槽方向与剪切受力方向之间的夹角,进而采用响应面Box-behnken法设计仿真试验并建立金属表面微结构与界面切应力之间的映射模型,并基于方差分析验证了该模型的有效性.通过该研究,揭示了金属表面微结构参数对界面切应力的影响规律.

    异质界面黏结复合材料金属材料表面微结构

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    高温高压环境下RP-3航空煤油单液滴的加热与蒸发特性研究

    印晶梁勇张龙飞薛书勤...
    55-69页
    查看更多>>摘要：RP-3航空煤油是当前国内最常用的商用喷气燃料,煤油液滴在航空发动机燃烧室中的蒸发直接影响燃料的雾化效果、空燃混合气的形成和燃烧质量.本文以单个RP-3航空煤油液滴为研究对象,选取正十二烷、2,5-二甲基己烷、甲苯作为替代燃料,提出了一个考虑自然对流效应的高温高压环境下多组分液滴蒸发模型.利用自主搭建的试验装置得到了环境压力为1MPa、环境温度为473～673K下RP-3煤油单液滴在蒸发过程中的液滴直径变化.模型预测结果与试验结果的对比验证了模型的准确性.通过模型预测了不同环境参数下三组分替代物液滴直径、内部温度分布、各组分质量分数分布和液滴寿命等参数的瞬态变化,定量分析了不同高温条件下环境压力对单液滴蒸发特性的影响.结果表明,液相内部的传热传质会影响多组分液滴的蒸发速率,且液相扩散阻力造成了液相内部组分质量分数与温度空间分布的不均匀性.环境压力对RP-3煤油液滴蒸发寿命的影响随环境温度的变化而变化.当环境温度低于正十二烷的临界温度(658.25K)时,液滴寿命与环境压力的关系不是单调的,液滴寿命随环境压力的增加先增后减;而当环境温度超过658.25K时,液滴寿命随环境压力的升高而单调减小.这是因为在高温高压环境中,环境压力的升高能显著增大自然对流传热传质强度,而自然对流超过一定强度时,能明显促进液滴蒸发.上述研究有利于认识液滴内部组分扩散过程,从源头上为未来高性能低污染发动机的优化设计提供依据与参考.

    单液滴蒸发航空发动机自然对流RP-3航空煤油三组分替代

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    涡轮起动机中斜撑离合器的瞬态冲击与楔合特性研究

    卢敏陈利强李政民卿
    70-76页
    查看更多>>摘要：将稳态楔合拓展至瞬态冲击是深入研究斜撑离合器正向设计的重要组成部分.本文从机械动力学理论出发,关联输入输出端载荷与响应特征,建立斜撑离合器冲击受载微分方程,揭示出离合器由瞬态楔合至稳态传动过程蕴含的动力学原理和一般规律.在此基础上,推导出斜撑离合器内外传动轴的综合应力分析模型,并提出运用接触应力、综合应力和楔角等指标整体考察离合器传动性能的校核方法.最后以某常见离合器部件为例,从理论计算和仿真分析两方面模拟了涡轮起动机环境下的短时受载工况,验证了本文原理和分析模型的有效性,因而对此类离合器的设计与校核分析具有重要意义.

    涡轮起动机斜撑离合器瞬态冲击正向设计综合应力

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    多电飞机电动水平安定面作动系统体系架构设计及评估

    马浩林付剑张文森郑超群...
    77-86页
    查看更多>>摘要：电动水平安定面作动系统是一种冗余式的电力驱动和复杂机械承载传输的机电作动系统,主要用于驱动水平安定面完成飞机的俯仰配平工作.然而当前电动水平安定面作动系统的架构设计缺少系统性、完整性的设计流程及评估指标,导致新产品开发周期长、可靠性不高、设计裕量大.针对这一问题,从轻量化指标出发,本文提出了一套系统性的架构设计及评估方法.该方法从系统余度架构设计开始,利用启发式算法确定系统余度数目及余度方案配置,对系统各部件展开了详细的分析及筛选,并基于相似率对各部件参数进行设计,在得到的32种可行方案中选取了4个典型架构,分析了余度配置形式、部件功能形式以及关键设计参数等对架构重量的影响.最终实现了架构的自动生成、筛选和定量评估,为国产电动水平安定面作动系统的设计研制和冗余式机电作动系统在关键飞控舵面上的应用提供技术支撑.

    水平安定面作动器架构设计冗余配置传力路径轻量化

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    非侵入式翼伞组提带张力测量传感器的设计

    齐贺轩郭瑞鹏李前奇赵敏...
    87-93页
    查看更多>>摘要：实时掌握并安全稳定地测量翼伞组提带张力大小,探究组提带张力与翼伞姿态的反馈关系,对翼伞研究非常重要.为解决目前翼伞组提带张力传感器量程小、结构复杂,以及破坏组提带结构等问题,本文设计了一种体积小、易于安装和拆卸、对翼伞组提带结构无破坏的双臂梁旁压式大量程张力传感器.本文使用SolidWorks对传感器弹性体进行建模,并使用ANSYS有限元分析软件对其进行静力学分析与模态仿真分析,通过分析结果对传感器弹性体模型的结构进行调整优化,从理论上证明传感器弹性体结构设计的合理性.设计了以STM32为主控芯片的信号采集系统,完成张力信号的采集、数据处理和数据存储等功能.使用拉力机对设计的翼伞组提带张力传感器实物进行多次测试,试验结果表明所设计的张力传感器具有高结构强度、高精度、良好的线性度以及重复性,满足对翼伞组提带张力的无损测量需求.

    翼伞组提带张力传感器有限元分析模态分析信号采集系统

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