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航空发动机叶片损伤及其修复技术研究与展望

航空学报 2024年第15期45卷 132-159页

作者：李鹏涛左洪福肖文郭泽中袁哲恂南京航空航天大学民航学院南京211106 东方航空技术有限公司动力装置部上海200335

叶片作为航空发动机的重要组成部分,其损伤与维修对飞机运行安全、运营成本具有重要影响。为提高维修质量和效率,国内外学者对叶片维修进行了诸多理论和工艺方法研究。为进一步分析损伤叶片的维修过程,总结了风扇叶片、压气机叶片、涡... 详细信息

叶片作为航空发动机的重要组成部分,其损伤与维修对飞机运行安全、运营成本具有重要影响。为提高维修质量和效率,国内外学者对叶片维修进行了诸多理论和工艺方法研究。为进一步分析损伤叶片的维修过程,总结了风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片、整体叶盘叶片的损伤类型与原因,详细分析了相应的维修技术路线。原位维修研究薄弱,重点说明了原位维修相关技术与装备、相关的优化方法及新技术的应用。最后,对航空发动机叶片维修领域的研究及发展方向进行了展望,为后续从事该方面研究的人员提供参考及借鉴。

关键词：航空发动机叶片损伤修复原位维修

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循环老化三元锂离子电池热失控气体毒性研究

北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1761-1769页

作者：张青松曲奕润中国民航大学民航热灾害防控与应急重点实验室天津300300

为研究高能量密度锂离子电池循环老化过程中热失控特性变化及释放气体的毒性危害,对不同循环老化程度的三元锂离子电池进行热滥用实验,利用气体传感器阵列,基于有效剂量分数模型对热失控气体毒性危害进行定量分析。结果表明,高镍含量三... 详细信息

为研究高能量密度锂离子电池循环老化过程中热失控特性变化及释放气体的毒性危害,对不同循环老化程度的三元锂离子电池进行热滥用实验,利用气体传感器阵列,基于有效剂量分数模型对热失控气体毒性危害进行定量分析。结果表明,高镍含量三元锂离子电池循环性能差,200次循环老化后,电池健康状态低于70%。老化电池更容易进入热失控状态,热失控反应更剧烈但释放能量少,释放气体燃烧效率低。在密闭空间内,电池热失控释放窒息性气体危害性比刺激性气体更高,150次循环老化电池的窒息性气体毒性累积效应比新鲜电池早638 s达到临界值1。随老化程度增加,最终电池的刺激性气体毒性即时效应与气体致死毒性即时效应降低,与新鲜电池相比,100次循环老化后,电池的刺激性气体毒性即时效应降低0.34,气体致死毒性即时效应降低0.19。研究结果可为老化电池安全性评估及热失控预警提供数据支撑。

关键词：三元锂离子电池热失控循环老化气体传感器阵列气体毒性分析

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锂离子电池热失控气体毒性风险分析方法

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 12-19页

作者：张青松曲奕润刘添添中国民航大学民航热灾害防控与应急重点实验室天津300300

为研究锂离子电池热失控气体中主要有毒物质的危害程度,提出一种基于风险评估理论的锂离子电池热失控气体毒性风险分析方法。以点燃参数表征锂离子电池热失控发生概率,利用2种有效剂量分数(FED)方程与气体传感器阵列检测结果,建立锂离... 详细信息

为研究锂离子电池热失控气体中主要有毒物质的危害程度,提出一种基于风险评估理论的锂离子电池热失控气体毒性风险分析方法。以点燃参数表征锂离子电池热失控发生概率,利用2种有效剂量分数(FED)方程与气体传感器阵列检测结果,建立锂离子电池热失控气体毒性动力学模型,进而表征气体毒性造成的后果,分析不同荷电状态(SOC)下三元锂离子电池热失控气体的毒性风险。结果表明:高SOC锂离子电池更易进入热失控状态,热失控释放的CO、HF及气体总量随SOC的增加而增加;锂离子电池SOC越高,热失控释放气体毒性风险越大,100%SOC锂离子电池毒性风险约为25%SOC锂离子电池的8倍,需要11倍的新鲜空气稀释才能达到安全浓度。研究结果可为锂离子电池热失控早期预警及气体毒性评价提供数据参考。

关键词：三元锂离子电池热失控气体传感器阵列风险评估毒性分析

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基于经典成核理论的跑道结冰温度建模及仿真

表面技术 2024年第2期53卷 201-212页

作者：陈斌丁宇崔静王立文中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空地面特种设备研究基地天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

目的为进行积冰事件的预测,减小跑道积冰对飞机地面运行安全的影响,对跑道表面结冰温度展开研究。方法从微观角度分析冰核在固体表面的形成机理,以接触角参数表示材料表面特性,基于经典成核理论建立结冰温度模型,在不同的边界条件下... 详细信息

目的为进行积冰事件的预测,减小跑道积冰对飞机地面运行安全的影响,对跑道表面结冰温度展开研究。方法从微观角度分析冰核在固体表面的形成机理,以接触角参数表示材料表面特性,基于经典成核理论建立结冰温度模型,在不同的边界条件下进行相应的数值模拟和跑道表面结冰的仿真模拟实验,最后完成模拟跑道低温环境的结冰温度实验。结果对于机场跑道环境下因飞机轮胎摩擦而留有胶迹的水泥道面,胶迹比水泥更易结冰;以醋酸钙为主要成分的机场跑道除冰液可抑制跑道结冰,质量分数越大,抑制作用越强,从质量分数5%提高到40%时,结冰温度降低12.02℃;最后通过在模拟跑道低温环境下的实验,对比得出该模型的预测结果与实际值之间的误差约为0.94℃。结论材料的表面自由能越高,结冰温度越高;高粗糙度对结冰起促进作用;机场跑道除冰液通过降低道面冰核的形核率和半径生长速率来抑制跑道结冰,质量分数越大,抑制作用越强;该模型可以为跑道积冰预警提供结冰温度预测的理论基础。

关键词：冰核结冰温度表面自由能粗糙度数值模拟除冰液

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基于改进GWO–SVR算法的锂电池剩余寿命预测

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工程科学学报 2024年第3期46卷 514-524页

作者：金辉胡寅逍葛红娟郝志鹏曾郑志远唐泽鹏南京航空航天大学民航学院南京211106 中国民航科学技术研究院北京100028

锂离子电池性能优越,已在B787等机型上得到应用.锂离子电池性能随着使用次数增加而衰退,准确预测锂电池剩余使用寿命从而及时维护/更换,对航班安全飞行具有重要意义.面向锂离子电池剩余寿命预测问题,本文采用容量增量分析等方法提取特征... 详细信息

锂离子电池性能优越,已在B787等机型上得到应用.锂离子电池性能随着使用次数增加而衰退,准确预测锂电池剩余使用寿命从而及时维护/更换,对航班安全飞行具有重要意义.面向锂离子电池剩余寿命预测问题,本文采用容量增量分析等方法提取特征,基于灰色关联分析计算特征与电池容量的关联程度并筛选特征,提出一种基于改进灰狼优化算法(Improved grey wolf optimization, IGWO)和支持向量回归(Support vector regression, SVR)的锂离子电池剩余寿命预测方法.作为近年研究热点的灰狼优化(Grey wolf optimization, GWO)算法寻优性能出色,但是在应用中容易陷入局部最优.针对此问题,IGWO对GWO算法中的位置更新方程进行优化,对狼群中的个体添加了记忆与飞行功能,增强了算法全局搜索和收敛能力;同时基于Skew Tent映射产生混沌序列,优化狼群初始位置分布.基于标准测试函数对比GWO和IGWO算法的寻优能力,结果表明IGWO算法的收敛速度和寻优效果更好,能够避开GWO陷入的局部最优,在部分测试函数上将寻优精度提升了几十个数量级;基于NASA锂离子电池数据集开展IGWO–SVR、GWO–SVR和SVR的剩余寿命预测能力对比实验,结果证明IGWO–SVR能够有效提高预测精度,与GWO–SVR相比预测均方根误差值降低了10%以上.

关键词：锂离子电池剩余寿命预测容量增量分析改进灰狼优化算法支持向量回归

潜江组页岩弹性性质分析及各向异性岩石物理建模

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2802-2819页

作者：闫博鸿赵建国肖增佳钟庆良欧阳芳王斌李智马铭中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司物探研究院湖北潜江434124 中国地震局地震预测研究所北京100036

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层... 详细信息

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层,综合数字岩心微观结构表征与岩心测试分析,在考虑研究区地质背景、岩石学特征、孔隙结构特征与弹性各向异性规律的基础上,提出了一套各向异性岩石物理建模流程,联合岩心数据与测井资料对本文构建的岩石物理模型以及由此获得的岩石物理解释量版进行了验证.进一步,基于该各向异性岩石物理模型与Metropolis-热浴算法提出了一种各向异性参数反演策略,并在潜江凹陷B井潜四下段展开应用,预测的纵、横波速度平均相对误差分别为-1.32%和-2.39%.研究结果表明,矿物的纹层特征、黏土的定向排列以及水平层理缝的存在共同影响着潜江组页岩的各向异性,将各向异性SCA、Backus平均、T-matrix理论组合后建立的岩石物理模型能够比较准确地描述潜江组页岩弹性响应规律.此外,基于该各向异性岩石物理模型的反演可以获得不同类型的孔隙含量、层理缝纵横比及各向异性,结果可为页岩储层力学性质评价、精确的速度建模以及工程地质参数分析提供依据.

关键词：潜江组页岩盐湖页岩油藏各向异性岩石物理量版 Metropolis-热浴算法

原位生成TiC对TiC-Ni25复合涂层常温/高温耐磨性的影响

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 328-340页

作者：江国业彭晨中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学交通科学与工程学院天津300300

为了提高球墨铸铁的耐磨损性能,采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层,研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25,200,400℃温度下的摩擦磨损性能的影响。结果表明:具有较强导热性和促... 详细信息

为了提高球墨铸铁的耐磨损性能,采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层,研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25,200,400℃温度下的摩擦磨损性能的影响。结果表明:具有较强导热性和促石墨化的Ti元素减少了复合涂层与基体结合区莱氏体的生成;Ti作为强碳化物形成元素也促进了TiC的原位生成,TiC在涂层中起到细晶强化、晶间强化和弥散强化的综合作用,提高了涂层的耐磨性能,同时起到控制复合涂层气孔、裂纹缺陷的作用。添加Ti后原位生成TiC,TiC对涂层硬度的增强作用与富集Ti对涂层的增韧作用呈现互斥效应。5%Ti-10%TiC-Ni复合涂层的显微硬度较2%Ti-10%TiC-Ni和8%Ti-10%TiC-Ni复合涂层更高,而且该涂层在各环境温度下所表现出的摩擦磨损性能也更好,主要是因为形成了致密氧化膜,强化了对磨损区域的保护。200℃时各复合涂层的摩擦因数、磨损体积和磨损率均增大,这是由于粗糙氧化膜的形成降低了耐磨性能。复合涂层在25℃温度下的主要磨损机制为磨粒磨损和轻微黏着磨损,在200℃和400℃时主要是氧化磨损、疲劳磨损和黏着磨损。

关键词：激光熔覆复合涂层 TiC 摩擦磨损

基于轨迹聚类的GNSS-IR多系统组合土壤湿度估计方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 37-46页

作者：郑南山何佳星丁锐章恒一中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116

全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术能探测浅层地表的土壤湿度。针对多系统组合的土壤湿度反演问题,基于轨迹聚类方法,从全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)导航系统的信噪比观测数据中提取多径干涉相位,利用经验模型求解轨迹聚类后的土壤湿度估计值,以加权平均方式得到系统组合后的估计结果。结果表明,BDS、Galileo反演精度相当且优于GPS、GLONASS,基于轨迹聚类的多系统组合土壤湿度估计方法的均方根误差为0.0414 cm3/cm3,相比于单系统的综合反演精度提升约16.3%,相比于单系统的最佳频段反演精度提升约5.2%,所提方法能有效监测土壤湿度的变化。

关键词：土壤湿度 GNSS-IR 信噪比多系统组合轨迹聚类

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面向多维时间序列异常检测的时空图卷积网络

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 170-181页

作者：王静何苗苗丁建立李永华中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学信息安全测评中心天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入... 详细信息

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入通道注意力来学习不同通道的重要性权重;其次,在空间维度上利用静态图学习层根据节点嵌入构建静态图邻接矩阵,旨在捕获多维时间序列数据的全局空间依赖性,同时利用动态图学习层构建一系列演化的图邻接矩阵,旨在建模局部动态的空间依赖性;最后,联合优化重构模型和预测模型,通过重构误差和预测误差计算异常分数,然后比较阈值和异常分数的关系,进而检测异常。在MSL、SMAP和SWaT三个公开数据集上的实验结果表明,该模型在异常检测性能指标F1分数方面优于OmniAnomaly、MTAD-GAT和GDN等相关的基线模型。

关键词：图卷积网络时空依赖多维时间序列异常检测