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航空推进系统典型薄壁结构热声激振响应分析与实验研究

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推进技术 2025年

作者：杨延泽沙云东赵文强周晓天沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室

针对高速飞行器推进系统结构完整性设计与验证需求，研究典型薄壁结构在热声载荷作用下动力学响应特性。本文基于导出式噪声测量试验系统对行波管高温、高速内流道完成了噪声载荷的采集与测量。将实测噪声信号作为声载荷谱，基于四边固... 详细信息

针对高速飞行器推进系统结构完整性设计与验证需求，研究典型薄壁结构在热声载荷作用下动力学响应特性。本文基于导出式噪声测量试验系统对行波管高温、高速内流道完成了噪声载荷的采集与测量。将实测噪声信号作为声载荷谱，基于四边固支矩形薄壁结构的振动控制方程与耦合的有限元/边界元法开展了四边固支高温合金GH188材料的矩形薄壁结构在不同热声载荷下的动力学响应仿真计算，讨论了热、声载荷与结构振动特性的影响关系，并给出了危险频段阻尼损耗系数的取值。计算结果表明，声压级的改变可显著影响结构振动响应峰值，两者呈正相关趋势，160 dB工况Von Mises应力最大，为13.319MPa。由于热屈曲现象的存在，温度载荷不仅对结构动响应峰值产生影响，同时还会改变结构局部刚度导致危险点位置的变化，在一定温度范围内结构在临界屈曲状态下应变响应峰值最大，为68.454×10-6。基于行波管试验器开展四边固支矩形薄壁结构在临界屈曲状态下的动力学响应试验，轴向应变最大误差不超过13%，峰值响应频率误差最大不超过10%。试验结果验证了本文噪声测量及仿真计算分析方法的准确性，为高速飞行器推进系统结构完整性设计及典型薄壁结构件在热声载荷下的振动特性研究提供了一种合理的方法。

关键词：薄壁结构热声载荷热屈曲振动响应试验验证

刷式密封刷丝与涂层材料配副摩擦学性能实验研究

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航空动力学报 2025年

作者：赵欢刘伟孙丹冯毓钟徐文峰温帅方沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室

建立了基于圆盘摩擦的刷式密封摩擦系数实验识别模型，设计搭建了刷式密封刷丝与涂层材料配副摩擦学性能实验装置，设计加工了镍基刷丝GH4169、钴基刷丝GH605两种刷丝材料和WC、Zr2O3、Cr2O3、Al2O3四种涂层材料配副圆盘，实验研究了摩... 详细信息

建立了基于圆盘摩擦的刷式密封摩擦系数实验识别模型，设计搭建了刷式密封刷丝与涂层材料配副摩擦学性能实验装置，设计加工了镍基刷丝GH4169、钴基刷丝GH605两种刷丝材料和WC、Zr2O3、Cr2O3、Al2O3四种涂层材料配副圆盘，实验研究了摩擦配副间的正压力、摩擦力、摩擦扭矩、摩擦系数和磨损量，综合评价不同刷丝与涂层材料配副的摩擦学性能。研究结果表明：当涂层为WC时，考虑刷丝与涂层材料配副的正压力、摩擦力和摩擦扭矩，钴基优于镍基刷丝，其中镍基刷丝和钴基刷丝与涂层材料配副的摩擦系数近似相同。当涂层为Zr2O3、Cr2O3时，考虑刷丝与涂层材料配副的正压力，钴基优于镍基刷丝；考虑刷丝与涂层材料配副的摩擦力、摩擦扭矩和摩擦系数，镍基优于钴基刷丝；当涂层为Al2O3时，考虑刷丝与涂层材料配副的正压力、摩擦力和摩擦扭矩，钴基优于镍基刷丝；考虑刷丝与涂层材料配副的摩擦系数，镍基优于钴基刷丝。镍基刷丝的磨损率约为钴基刷丝的6倍，在保护转子表面涂层的前提条件下，当转子表面涂层为WC、Zr2O3、Cr2O3、Al2O3时，镍基刷丝优于钴基刷丝。

关键词：刷式密封摩擦配副摩擦磨损摩擦扭矩摩擦系数

高性能锂离子电池层状富Ni无Co正极材料的研究进展

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有色金属(中英文) 2025年

作者：王艳红张磊王超越陈彦合潘睿聪葛昊中国民用航空沈阳航空器适航审定中心辽宁通用航空研究院沈阳航空航天大学能源与环境学院辽宁省清洁能源重点实验室

随着电动汽车的蓬勃发展，对高能量密度、低成本的锂离子电池的需求与日俱增，富Ni层状正极材料被认为是最有发展前景的高比能量锂电池正极材料之一。但目前电动汽车供应链严重依赖稀缺且昂贵的Co，富Ni无Co层状正极具有高能量密度、优... 详细信息

随着电动汽车的蓬勃发展，对高能量密度、低成本的锂离子电池的需求与日俱增，富Ni层状正极材料被认为是最有发展前景的高比能量锂电池正极材料之一。但目前电动汽车供应链严重依赖稀缺且昂贵的Co，富Ni无Co层状正极具有高能量密度、优越的库仑效率和较低的价格等优点。本文介绍了Co元素对层状富Ni正极材料电化学性能的不利影响并总结了富Ni无Co层状正极材料的制备及改性策略的研究进展，对富Ni无Co层状正极材料的发展方向进行了展望，有望推动富Ni无Co层状正极材料的商业化应用。

关键词：锂离子电池无Co 富Ni 层状正极材料改性策略

基于分岔分析法的直升机地面转弯运动稳定性研究

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航空工程进展 2025年

作者：王嘉伟尹乔之孙浩王中廷魏小辉聂宏南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室

重型直升机在地面滑跑时极易由于重心较高、轮距较短等因素发生冲出跑道或倾覆等严重事故。提出运用分岔分析方法进行稳定性研究，在MATLAB/Simulink中建立直升机地面滑跑六自由度非线性动力学模型；基于分岔理论并采用数值延拓工具AUT... 详细信息

重型直升机在地面滑跑时极易由于重心较高、轮距较短等因素发生冲出跑道或倾覆等严重事故。提出运用分岔分析方法进行稳定性研究，在MATLAB/Simulink中建立直升机地面滑跑六自由度非线性动力学模型；基于分岔理论并采用数值延拓工具AUTO，对直升机地面滑跑转弯方向稳定性展开研究，分析前轮转角对直升机地面滑跑转弯方向稳定性的影响，结合直升机轮胎力、偏航角等因素对系统在不稳定状态时出现的Hopf分岔现象进行分析。结果表明：直升机地面滑跑转弯失稳的本质为轮胎侧向摩擦力无法提供直升机地面滑跑转弯所需向心力。

关键词：重型直升机起落架分岔理论动力学特性滑跑转弯

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电主轴恒定多应力加速退化试验优化设计

制造技术与机床 2025年

作者：王云艺郭劲言王朝孔令通杨兆军阿喜塔吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室吉林大学机械与航空航天工程学院国家电网长春供电公司中国石油天然气股份有限公司上海销售分公司

为有效缩短电主轴加速退化试验周期，控制试验成本，并提高可靠性评估精度，提出了一种改进的多应力恒定加速退化试验优化设计方法。通过以试验费用为约束条件，采用A和D双优化准则建立优化模型，先运用粒子群算法构造试验方案备选集，... 详细信息

为有效缩短电主轴加速退化试验周期，控制试验成本，并提高可靠性评估精度，提出了一种改进的多应力恒定加速退化试验优化设计方法。通过以试验费用为约束条件，采用A和D双优化准则建立优化模型，先运用粒子群算法构造试验方案备选集，后利用Monte Carlo仿真方法生成加速退化试验的仿真故障数据，最终经统计分析得到ADT最优试验方案。通过得出某型号电主轴的优化设计结果与现有常见的优化方法类比分析试验，证明了本方法可有效降低试验时间，提升试验效率，降低试验成本，具备可靠性与有效性。

关键词：电主轴加速退化试验优化设计粒子群算法 Monte Carlo仿真

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液氮滴撞击壁面相变行为的数值研究

物理学报 2019年第24期68卷 195-209页

作者：赵可佘阳梓蒋彦龙秦静张振豪南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室

采用Level Set-VOF方法建立单液氮滴撞击壁面的数值模型,探索壁面润湿性(30°-150°)、撞击速度(0.1和1.6 m/s)及壁面温度(300-500 K)对液滴撞壁演化过程中相变行为的影响,并理论推导了气膜生长数学模型.结果表明:增强壁面润湿性、提高... 详细信息

采用Level Set-VOF方法建立单液氮滴撞击壁面的数值模型,探索壁面润湿性(30°-150°)、撞击速度(0.1和1.6 m/s)及壁面温度(300-500 K)对液滴撞壁演化过程中相变行为的影响,并理论推导了气膜生长数学模型.结果表明:增强壁面润湿性、提高撞击速度有利于液滴沿径向铺展,从而增大了换热面积并降低热阻,使换热性能得到显著提升;提高壁面温度增大了换热温差,热流密度随之上升;三相接触线处热阻较小导致边缘处热流密度高于中心处,不同润湿壁面上热流分布的差异性因初始速度的增大而缩小,呈现明显的速度效应;在膜沸腾区,传热过程主要集中在撞击初期,气膜是主要换热热阻;基于质量守恒和能量守恒建立气膜生长数值模型,模型预测结果与本文模拟结果和其他研究结果非常吻合.

关键词： Leidenfrost 液氮液滴撞击 Level Set模拟

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薄弱环节对复合材料吸能元件轴向压溃性能的影响综述

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船舶力学 2011年第8期15卷 930-939页

作者：黄建城王鑫伟南京航空航天大学飞行器结构力学与控制教育部重点实验室南京210016

薄弱环节设置是复合材料吸能结构设计的关键技术之一,良好的薄弱环节设计可以使复合材料结构在碰撞中产生稳定的渐进压溃从而吸收较多的碰撞能量。文章详细阐述并讨论了复合材料吸能元件薄弱环节的几何特征、引发机制及薄弱环节对复合... 详细信息

薄弱环节设置是复合材料吸能结构设计的关键技术之一,良好的薄弱环节设计可以使复合材料结构在碰撞中产生稳定的渐进压溃从而吸收较多的碰撞能量。文章详细阐述并讨论了复合材料吸能元件薄弱环节的几何特征、引发机制及薄弱环节对复合材料吸能元件轴向压溃性能的影响,并将现有的薄弱环节归纳为七种典型的形式。在此基础上,指出了今后需要进一步研究的课题,包括:应变率效应对薄弱环节引发机制及吸能元件轴向压溃性能的影响;T型薄弱环节的引发机制及其在复合材料圆管中的应用;SMA薄弱环节的原理和设计方法;三维编织复合材料结构元件的薄弱环节和轴向压溃性能。

关键词：复合材料薄壁结构耐撞性能量吸收轴向压溃薄弱环节综述

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盒段结构疲劳裂纹扩展行为及有限元分析

兵器材料科学与工程 2024年

作者：黄研清刘汀航许良周松安金岚沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳航空航天大学飞行器快速试制技术研究教育部重点实验室沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室

针对飞机机翼盒段结构的疲劳裂纹扩展行为开展了试验研究，通过ABAQUS与FRANC 3D联合仿真建立盒段结构的三维有限元模型，进行寿命预测，并深入分析不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明：盒段结构在服役过程中因应力集中导致裂... 详细信息

针对飞机机翼盒段结构的疲劳裂纹扩展行为开展了试验研究，通过ABAQUS与FRANC 3D联合仿真建立盒段结构的三维有限元模型，进行寿命预测，并深入分析不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明：盒段结构在服役过程中因应力集中导致裂纹萌生在根部孔周围。盒段结构寿命预测结果和试验结果的相对误差小于5%，且随着初始裂纹尺寸的增大，裂纹扩展速率越快，结构件剩余寿命越小，验证了联合仿真方法对盒段结构裂纹扩展行为和寿命预测的可行性。

关键词：盒段结构 FRANC 3D 疲劳及裂纹扩展寿命预测

拧紧工况对复合材料螺栓连接结构预紧力的影响

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机械科学与技术 2024年

作者：齐原包飞安金岚张天周松沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳航空航天大学飞行器快速试制技术研究教育部重点实验室沈阳飞机设计研究所沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室

飞机实际装配中对于复合材料螺栓连接结构的扭矩法，不同情况的拧紧工况会让支撑面与螺纹间呈现出不同的摩擦系数，进而在拧紧力矩的变化过程中预紧力也会有所改变，从而影响到螺栓的装配质量。根据扭矩法原理，以某型号螺栓为对象进行... 详细信息

飞机实际装配中对于复合材料螺栓连接结构的扭矩法，不同情况的拧紧工况会让支撑面与螺纹间呈现出不同的摩擦系数，进而在拧紧力矩的变化过程中预紧力也会有所改变，从而影响到螺栓的装配质量。根据扭矩法原理，以某型号螺栓为对象进行试验研究，分别对不同垫圈材质、夹层材料以及湿装配介质情况下的拧紧曲线进行了测试。最终得出，螺栓拧紧当中，以上不同条件下对拧紧力矩-预紧力曲线和扭矩系数-预紧力曲线都有一定程度的影响；对达到相同预紧力所需的拧紧力矩及螺栓拧紧失效时所达到的最大预紧力同样产生影响。通过针对性分析螺栓拧紧在以上工况下的预紧力情况，能够给复合材料螺栓连接结构和具体的装配工作提供拧紧参考和科学依据。

关键词：复合材料扭矩法拧紧工况预紧力