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异质金属激光增材制造研究及应用进展(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 48-69页

作者：马毅管迎春北京航空航天大学机械工程与自动化学院北京100083 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191

极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径,但异质材料兼容问题(易诱发缺陷、加工参数响应不一等)限制... 详细信息

极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径,但异质材料兼容问题(易诱发缺陷、加工参数响应不一等)限制了高质量异质界面的形成,这对制造装备与连接工艺提出了更高挑战。本文基于异质金属激光增材制造的最新研究进展,聚焦异质金属成型的关键问题及解决方案,回顾了近年来异质金属体系的发展及空天领域应用,从送粉方式、复合制造等方面介绍了激光增材装备的改进策略,总结了近年来激光增材技术在连接方式、参数调控、监测预测和前后端处理方面的研究进展,并针对这一技术的共性及难点问题给出了展望与思考。

关键词：激光技术异质金属空天应用增材装备增材制造工艺

基于改进的组合赋权和云模型的平流层飞艇健康状态评估

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：曾盛富梁浩全王岩孙康文钟梓鸿北京航空航天大学航空科学与工程学院北京航空航天大学无人系统研究院

针对平流层飞艇健康评估需求与目前评估方法的缺失，提出了一种结合专家评判系统的组合赋权和云模型的健康状态评估方法，为平流层飞艇健康评估提供技术支持。通过分析常见的平流层飞艇各子系统的可能风险及故障，筛选出评估指标体系；... 详细信息

针对平流层飞艇健康评估需求与目前评估方法的缺失，提出了一种结合专家评判系统的组合赋权和云模型的健康状态评估方法，为平流层飞艇健康评估提供技术支持。通过分析常见的平流层飞艇各子系统的可能风险及故障，筛选出评估指标体系；利用专家评判系统结合线性组合赋权法确定综合权重；根据平流层飞艇对象设定合理的评价集与标准云图的基础上，分别生成各指标及整体的云模型；采用云相似度、隶属度定量求解各指标健康情况。以某平流层飞艇试验为例进行分析验证，结果表明：基于改进的组合赋权和云模型的平流层飞艇健康状态评估方法能有效开展评估，并在专家评判系统的结合中增加了模型对平流层飞艇的适用性，为平流层飞艇开展后续维修、保障及安控等任务提供有力前提。

关键词：平流层飞艇专家评判系统组合赋权云模型健康状态评估

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知识图谱的可视化文献计量分析

计算机科学 2024年第S1期51卷 1-10页

作者：何静赵睿张恒硕北京航空航天大学人文与社会科学高等研究院北京100191 北京航空航天大学北航学院北京100191

随着网络社会不断发展,人们对信息检索提出了更高要求,知识图谱的产生和发展为其提供支持。因此知识图谱研究逐渐受到学者关注,与各领域融合的相关研究也逐渐增加。为洞察知识图谱研究历程及发展趋势,文中使用CiteSpace软件,对中国知网(... 详细信息

随着网络社会不断发展,人们对信息检索提出了更高要求,知识图谱的产生和发展为其提供支持。因此知识图谱研究逐渐受到学者关注,与各领域融合的相关研究也逐渐增加。为洞察知识图谱研究历程及发展趋势,文中使用CiteSpace软件,对中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)数据库中知识图谱的研究进行可视化分析,按年发文量、机构共现、作者共现、关键词共现、关键词聚类及突显词对2013-2022年的文献进行梳理。文中选取中文研究中的深度学习、人工智能、文献计量、可视化,外文研究中的社会网络分析、任务分析、数据采掘、多智能体系统为研究热点进行关键词综述。通过研究发现,现阶段知识图谱相关研究尽管呈现全面深入发展趋势,但中文研究中存在联系性不强、稳定性较弱、研究范围较窄的情况,可在后续研究中进行相应完善。

关键词：知识图谱 CiteSpace 可视化分析研究热点研究前沿

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双重热响应离子凝胶的构筑及相行为研究

高分子学报 2024年第1期55卷 108-119页

作者：周杭生黄金陈列刘明杰北京航空航天大学化学学院北京100191 北京机械设备研究所脑-机一体技术中心北京100584 北京航空航天大学国际交叉科学研究院北京100191

传统热响应凝胶体系受限于响应机制单一以及响应温度可调性差等问题,难以满足复杂场景中对智能凝胶材料的需求.本文中提出了一种构筑双重热响应离子凝胶的简易策略,通过将改性的半晶型聚乙二醇(PEG)在离子液体(IL)中交联聚合,成功制备... 详细信息

传统热响应凝胶体系受限于响应机制单一以及响应温度可调性差等问题,难以满足复杂场景中对智能凝胶材料的需求.本文中提出了一种构筑双重热响应离子凝胶的简易策略,通过将改性的半晶型聚乙二醇(PEG)在离子液体(IL)中交联聚合,成功制备出兼具上临界互溶温度(UCST)以及下临界互溶温度(LCST)相行为的双重热响应离子凝胶.其中离子凝胶的UCST相行为基于PEG结晶熔融;而LCST相行为则是由温度影响PEG与IL之间的氢键变化所产生.此外,通过改变高分子含量、聚合物链长和离子液体中阳离子侧链长度,可以实现离子凝胶2种机制下热响应温度的大范围连续调控.同时离子凝胶的热响应相转变伴随着多种物化性质的变化,如光学透过率、机械强度(3.6~0.1 MPa)以及离子电导率.离子凝胶的上述特性使其在智能显示、可穿戴设备以及柔性传感器等领域发挥重要应用.

关键词：双重热响应上临界互溶温度下临界互溶温度高分子凝胶离子液体

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月球土物理力学特性研究的新挑战和新机遇

科学通报 2024年第4期69卷 485-488页

作者：姚仰平北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

2020年12月,我国首个月球采样探测器——“嫦娥五号”成功采集并带回地球1731 g月球样品,使得人类时隔44年再次获得月球样品,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走战略的圆满成功.2022年11月,美国“阿尔忒弥斯1号”成功发射,预示着... 详细信息

2020年12月,我国首个月球采样探测器——“嫦娥五号”成功采集并带回地球1731 g月球样品,使得人类时隔44年再次获得月球样品,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走战略的圆满成功.2022年11月,美国“阿尔忒弥斯1号”成功发射,预示着美国重返月球计划正式开始.2023年8月,印度“月船3号”探测器在月球南极表面成功软着陆.当今世界新一轮探月热潮正在兴起.根据《“十四五”规划纲要和2035远景目标纲要》,建立月球科研站和月球基地,实现月表原位资源开发利用是我国深空探测领域未来重点攻关的任务之一.可见,未来我国探月工程将涉及更多复杂的月表机械作业和工程建设任务,亟需准确认识月球土物理力学行为和科学预测月球土和结构物相互作用.本文结合目前月球土物理力学特性研究现状和我国未来深层次探月工程实际需要,通过查阅文献对未来月球土物理力学特性研究的重点和难点进行了一些思考和归纳.

关键词：探月工程机械作业物理力学特性三步走战略资源开发利用工程建设月球基地科学预测

斜坡限制域对脱体火焰宏观形状和燃烧振荡影响实验研究

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推进技术 2024年第5期45卷 107-116页

作者：宋恒韩啸张弛林宇震中国航空综合技术研究所北京100028 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 北京航空航天大学先进航空发动机协同创新中心北京100191

燃烧振荡是贫油预混火焰中广泛存在的非定常过程,是燃烧室设计中必须避免的。其中,脱体火焰对降低氮氧化物排放有优势,但其燃烧振荡往往更加严重。本文在中心分级燃烧器中,通过实验方法研究了斜坡限制域对脱体火焰燃烧振荡的被动控制效... 详细信息

燃烧振荡是贫油预混火焰中广泛存在的非定常过程,是燃烧室设计中必须避免的。其中,脱体火焰对降低氮氧化物排放有优势,但其燃烧振荡往往更加严重。本文在中心分级燃烧器中,通过实验方法研究了斜坡限制域对脱体火焰燃烧振荡的被动控制效果。本文通过单反相机和高速摄像获取了火焰平均结构和瞬态图像,并通过相平均图像和本征正交分解研究了火焰动态演变过程。结果表明,当台阶高度为0 mm时,不同斜坡张角的斜坡限制域均能对燃烧振荡起到非常显著的抑制效果。而在30°斜坡张角的斜坡限制域中,随着台阶高度的增加,抑制效果变差,但振幅相较突扩限制域发生了明显的降低。

关键词：燃烧室脱体火焰燃烧振荡被动控制斜坡限制域

多级多重模态减缩策略及其在转子系统动力学特性分析上的应用

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振动工程学报 2024年第5期37卷 737-746页

作者：姚毅黄行蓉管晓乐徐迅张大义北京航空航天大学中法工程师学院/国际通用工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 航天科工空天动力研究院(苏州)有限责任公司江苏苏州215131 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机结构强度北京市重点实验室北京100191

航空发动机转子部件众多,多部件高维复杂系统计算量大,导致动力学分析困难、计算时间长,进而影响转子结构设计和动力学验证的效率。基于部件模态综合方法,提出一种针对多部件高维复杂系统降维计算的多级模态减缩策略。对每个单独的子结... 详细信息

航空发动机转子部件众多,多部件高维复杂系统计算量大,导致动力学分析困难、计算时间长,进而影响转子结构设计和动力学验证的效率。基于部件模态综合方法,提出一种针对多部件高维复杂系统降维计算的多级模态减缩策略。对每个单独的子结构利用固定界面模态减缩,并行减缩各子结构的内部自由度,同时完整保留子结构间的耦合关系。通过子结构组合定义新一级的子结构,应用多级模态减缩策略提升降维减缩效果,结合多重模态减缩方法,构建界面分支模态,可显著降低转子有限元模型的维数,同时保留关键子结构的动力学特征和系统整体关键动力学特性。此计算策略被用于某弹用发动机转子系统低维减缩模型的建立,利用减缩模型提升了转子动力学分析的效率,加速轴承刚度参数的优化设计。研究结果表明,与ANSYS计算相比,转子动力学分析所需时间降低了99.5%,精度误差不超过0.1%,该计算策略可用于多部件高维复杂系统的快速分析。

关键词：转子动力学部件模态综合多级模态减缩模态减缩部件优化

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大柔性机翼几何非线性结构降阶模型与气动弹性分析

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航空学报 2024年

作者：安朝赵睿谢长川杨超北京航空航天大学航空科学与工程学院杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院)

几何非线性气动弹性问题是大柔性飞行器设计中的关键问题，准确的大变形结构建模是几何非线性气动弹性分析的基础。相比非线性有限元方法，降阶模型具有阶次低，求解快的优势，但传统的结构模态建模方法并不适用于非线性结构。针对大柔... 详细信息

几何非线性气动弹性问题是大柔性飞行器设计中的关键问题，准确的大变形结构建模是几何非线性气动弹性分析的基础。相比非线性有限元方法，降阶模型具有阶次低，求解快的优势，但传统的结构模态建模方法并不适用于非线性结构。针对大柔性飞行器机翼，以结构模态作为基底建立非线性结构降阶模型，利用“非侵入式”方式求解非线性刚度系数，补充残量基函数提高结构变形计算精度，计算结果与非线性有限元方法对比具有很好的一致性。结合曲面涡格法建立几何非线性气动弹性分析框架，进行几何非线性静气动弹性变形、颤振及阵风响应分析。结果表明，几何非线性因素对于大柔性机翼气动弹性特性具有重要影响，基于非线性结构降阶模型建立的气动弹性分析方法能够兼顾分析精度、计算效率及复杂模型适用性。

关键词：几何非线性降阶模型气动弹性非线性颤振大柔性飞行器

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蓝相液晶对聚集诱导发光分子荧光性能的影响

液晶与显示 2024年第3期39卷 299-311页

作者：陈影段然许子言唐瑞琪童颖萍赵东宇北京航空航天大学化学学院北京100191

为了拓宽蓝相液晶的应用范围,构建多功能化蓝相体系平台,本文将具有聚集诱导发光(AIE)特性的液晶TPE-PPE引入蓝相液晶体系,围绕复合体系的荧光性能展开研究。一方面,系统研究并归纳了手性添加剂含量对蓝相液晶相转变行为和光子带隙位移... 详细信息

为了拓宽蓝相液晶的应用范围,构建多功能化蓝相体系平台,本文将具有聚集诱导发光(AIE)特性的液晶TPE-PPE引入蓝相液晶体系,围绕复合体系的荧光性能展开研究。一方面,系统研究并归纳了手性添加剂含量对蓝相液晶相转变行为和光子带隙位移情况的影响;另一方面,探究了蓝相液晶对AIE分子荧光性能的影响,提出了相关荧光增强效应的假说。实验结果表明,不同手性添加剂体系的蓝相Ⅱ的温域范围基本一致,且反射带隙随着温度的降低发生蓝移;而蓝相Ⅰ的温域与手性密切相关,体系中仅存在蓝相Ⅰ时,其反射带隙随温度的降低而红移。蓝相液晶体系对AIE分子有一定的荧光增强效应,并且在整个蓝相温域内,蓝相Ⅰ的反射带隙红移,体系的荧光强度明显增强。由此得出结论,TPE-PPE分子在一定程度上参与了蓝相液晶体系的自组装。由于TPE-PPE分子在双螺旋柱结构中的受限运动,导致其荧光强度增强。随着蓝相Ⅱ的消失和蓝相Ⅰ光子带隙的红移,更多TPE-PPE分子参与到双螺旋柱的自组装中,体系的荧光发射增强。

关键词：聚集诱导发光聚合物稳定蓝相液晶光子晶体