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基于摩擦热效应刷式密封摩擦副匹配性实验研究

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中国机械工程 2024年

作者：杨艺潇孙丹兰可心赵欢冯毓钟张杰一沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空宇航推进系统先进测试技术重点实验室中国航空发动机集团有限公司航空发动机动力传输航空科技重点实验室中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所中国航发贵州黎阳航空动力有限公司

刷式密封刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响其封严性能和使用寿命。本文分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论，设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置，设计加工了六种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验... 详细信息

刷式密封刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响其封严性能和使用寿命。本文分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论，设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置，设计加工了六种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和四种不同涂层材料摩擦转盘，实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响，通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量，获取了刷丝与转子涂层材料匹配性关系。研究结果表明：刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定，随着干涉量的增加而升高，干涉量由0.3mm增加至0.4mm，刷丝平均最高温升达39.96℃；最高温度随着刷丝束厚度的增加而增大，随着后挡板保护高度的增大而减小。当刷丝材料为钴基高温合金GH605时，最佳转子涂层材料为WC；当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时，最佳转子涂层材料为ZrO2，此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量，且耐磨性能高于其他匹配材料。

关键词：刷式密封摩擦热效应摩擦副匹配性干涉量

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物理信息神经网络代理求解燃烧反应动力学

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1872-1881页

作者：张世红张弛王柏森北京航空航天大学航空发动机研究院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

现阶段基于神经网络构建化学反应动力学的代理模型被认为是加速燃烧数值计算的重要方法。纯数据驱动神经网络长期存在过于依赖数据采样、鲁棒性和泛化性难以保证等问题。为此,本文在训练化学反应动力学代理模型时引入了质量作用定律、... 详细信息

现阶段基于神经网络构建化学反应动力学的代理模型被认为是加速燃烧数值计算的重要方法。纯数据驱动神经网络长期存在过于依赖数据采样、鲁棒性和泛化性难以保证等问题。为此,本文在训练化学反应动力学代理模型时引入了质量作用定律、质量守恒、能量守恒、元素守恒等物理信息的约束。在零维自燃和二维本生灯火焰的数值计算中,物理信息神经网络在保证2.0~4.7倍加速比的同时,抑制了神经网络代理模型的预测偏差,并且根据输运方程源项误差的理论估计给出了降低代理模型误差、提高模型鲁棒性的相关建议。

关键词：燃烧反应动力学物理信息神经网络源项误差

热力学计算与机器学习相结合逆向设计镍基高温合金

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材料工程 2024年第6期52卷 167-176页

作者：祝亚亮雍维杨杰王晓峰中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

采用热力学计算与机器学习相结合的方法进行镍基高温合金面向热力学性能要求的逆向设计。结果表明:通过高通量热力学计算成功构建镍基高温合金热力学计算数据集,为采用机器学习方法实现面向热力学性能要求的镍基高温合金逆向设计提供数... 详细信息

采用热力学计算与机器学习相结合的方法进行镍基高温合金面向热力学性能要求的逆向设计。结果表明:通过高通量热力学计算成功构建镍基高温合金热力学计算数据集,为采用机器学习方法实现面向热力学性能要求的镍基高温合金逆向设计提供数据基础。针对热力学目标性能建立若干C2P模型,模型精度均高于99%。采用MLDS方法进行合金成分逆向设计,推荐的8种合金均满足性能的要求(1100℃下的γ'相体积分数Vγ',1100℃≥60%,V_(γ,1100℃)+Vγ',1100℃≥99%,γ'相熔点Tγ′≥1300℃)。热力学性能预测误差最小的3种合金实验验证表明,Vγ',1100℃均大于80%,时效后的组织中V_(γ,1100℃)+Vγ',1100℃≥99%,且Tγ′≥1300℃,均满足设计的要求。

关键词：热力学计算机器学习逆向设计镍基高温合金

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基于Barker码脉冲压缩技术的钢板多阵元Lamb波电磁超声换能器设计与优化

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2371-2387页

作者：石文泽李淇鑫卢超胡博刘远南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

为了解决传统Barker码脉冲压缩技术受脉冲功率放大器额定参数(占空比,最大脉冲宽度等)限制而导致的脉冲压缩效果下降、检测速度降低等问题,提出一种基于Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波电磁超声换能器(EMAT)。建立了基于tone-burst... 详细信息

为了解决传统Barker码脉冲压缩技术受脉冲功率放大器额定参数(占空比,最大脉冲宽度等)限制而导致的脉冲压缩效果下降、检测速度降低等问题,提出一种基于Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波电磁超声换能器(EMAT)。建立了基于tone-burst信号激励-Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波EMAT检测过程的有限元模型,分析了永磁体的配置形式、阵元序列长度、激励信号周期数、曲折线圈匝数等因素对脉冲压缩后的主旁瓣比和主瓣宽度的影响,并进行了实验验证。结果表明:曲折线圈匝数为4和Barker码序列长度为13位的多阵元EMAT在配置3对外置永磁体后,其信噪比(SNR)可提高9.8 dB。综合考虑检测回波的空间分辨率和SNR,多阵元Lamb波EMAT最佳参数为:曲折线圈匝数为10、激励信号周期数为11、Barker序列为13位,并配置3对外置永磁体。

关键词：电磁超声换能器 Barker码脉冲压缩多阵元Lamb波EMAT 信噪比空间分辨率

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基于麻雀搜索算法的ARAIM故障子集优化算法

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北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2066-2073页

作者：王尔申王欢雷虹曾洪正曲萍萍庞涛沈阳航空航天大学电子信息工程学院沈阳110136 中国民用航空飞行学院飞行技术与飞行安全重点实验室广汉618307 电磁环境效应航空科技重点实验室沈阳110035

针对多假设解分离(MHSS)测试受卫星数目增加、潜在故障概率提高的影响,使得需要监测的子集数量增长而带来计算负担增加的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)故障子集优化算法。结合SSA将可见卫星分... 详细信息

针对多假设解分离(MHSS)测试受卫星数目增加、潜在故障概率提高的影响,使得需要监测的子集数量增长而带来计算负担增加的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)故障子集优化算法。结合SSA将可见卫星分配为发现者、跟随者和侦查预警者,通过剔除能量较低的个体降低计算冗余。在搜索过程中,引入自适应步长提升迭代速度,提高算法的执行效率。在双星座情况下,对完好性支持信息(ISM)参数进行3种假设,验证了所提算法的可用性,并与传统算法进行了对比分析。结果表明:通过所提算法得到的子集数量较传统算法减少了75%~90%,相同条件下,仿真用时降低了68%~88%,ARAIM可用性变化不超过2%。

关键词：高级接收机自主完好性监测双星座故障子集麻雀搜索算法完好性支持信息

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分布式电推进飞机动力偏航非线性动态逆控制

航空动力学报 2024年第2期39卷 156-170页

作者：尤顺寇鹏姚轩宇王京梁得亮梁哲西安交通大学电气工程学院陕西省智能电网重点实验室西安710049 中国航空发动机研究院北京101304

分布式电推进飞机可通过多推进器间的推力差动来调节飞行姿态,从而为实现动力偏航提供了硬件条件。为此,提出一种基于非线性动态逆的动力偏航控制策略。建立考虑分布式电推进系统推力差动的飞机非线性飞行动力学模型,并基于时标分离原则... 详细信息

分布式电推进飞机可通过多推进器间的推力差动来调节飞行姿态,从而为实现动力偏航提供了硬件条件。为此,提出一种基于非线性动态逆的动力偏航控制策略。建立考虑分布式电推进系统推力差动的飞机非线性飞行动力学模型,并基于时标分离原则,将其划分为快状态子系统和慢状态子系统。随后,针对慢状态子系统的非线性特性,设计非线性动态逆控制器实现动力偏航控制,所计算出的滚转、俯仰、偏航速率作为参考指令传递给快状态子系统。快状态子系统控制器同样基于非线性动态逆方法设计,通过调节各分布式推进器间的推力差动,实现对给定滚转、俯仰、偏航速率的跟踪。考虑到分布式电推进系统具有天然的冗余性和容错性,将动力偏航控制策略拓展至了推进器冗余和故障等特殊工况。同时,针对分布式电推进器易受突风、电动机参数变化等扰动影响的问题,设计了基于自抗扰方法的各电推进器本地推力控制器。数值仿真结果表明:该策略可以实现90°动力偏航,并且可以抵抗15 m/s的突风扰动。

关键词：全电飞机分布式电推进推力差动飞行控制非线性动态逆自抗扰控制

显微组织类型对TB17钛合金力学性能的影响

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稀有金属 2024年第2期48卷 153-163页

作者：商国强张晓泳王新南李超朱知寿甘雪萍中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095 湖南金天钛业科技有限公司、湖南省高端装备特种钛合金工程技术研究中心湖南常德415001

研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相... 详细信息

研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相变和β→α″等非平衡相变发生;从β单相区固溶冷却后,显微组织为单一β相组织;固溶处理状态下,随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06%,其拉伸强度逐渐提高,而拉伸塑性下降明显。经固溶时效处理后,具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相,其中双态组织最薄,网篮组织最厚,拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果,且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系;片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系,且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大。

关键词： TB17钛合金显微组织力学性能断口形貌

激光增材制造AlMoxNbTayTiZr难熔高熵合金的高温抗氧化性能

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材料工程 2024年第7期52卷 33-43页

作者：张智博李卓苏冰申春杰任鹏吉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

难熔高熵合金具有优异的高温力学性能,但高温抗氧化能力一直是其应用的限制因素之一。利用激光增材制造技术设计并制备AlNbTaTiZr,AlMoNbTiZr,AlMoNbTaTiZr和AlMo_(0.5)NbTa_(0.5)TiZr四种难熔高熵合金,测试其在900℃和1000℃两种温度... 详细信息

难熔高熵合金具有优异的高温力学性能,但高温抗氧化能力一直是其应用的限制因素之一。利用激光增材制造技术设计并制备AlNbTaTiZr,AlMoNbTiZr,AlMoNbTaTiZr和AlMo_(0.5)NbTa_(0.5)TiZr四种难熔高熵合金,测试其在900℃和1000℃两种温度下的氧化增重情况并研究不同试样的氧化层结构,对比分析Mo,Ta两种元素对AlNbTiZr基难熔高熵合金高温抗氧化性能的影响。结果表明:激光增材制造制备的四种高熵合金沉积态均为BCC+HCP双相结构,枝晶干以高熔点BCC相为主,少量富含Al,Zr元素的HCP相分布在枝晶间;四种高熵合金在900℃与1000℃长时间氧化时AlNbTaTiZr表现出最佳的抗氧化性,以Ta替代Mo在一定程度上提升了难熔高熵合金的抗氧化性能。

关键词：难熔高熵合金激光增材制造微观组织高温氧化

有机-无机混杂纤维改性氧化铝基陶瓷型芯孔隙-强度协同强化机制

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 180-188页

作者：芦刚罗龙华陈晓严青松于航陈义斯郭永光南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063

为解决高孔隙铝基陶瓷型芯强度不足的问题,向陶瓷浆料中混杂不同比例的短切尼龙有机纤维(Nsf)与短切无机氧化铝纤维(Asf),采用热压注成型法制备高孔隙高强度氧化铝基陶瓷型芯。结果表明:Nsf氧化烧失显著增加型芯气孔率。Asf通过脱黏、... 详细信息

为解决高孔隙铝基陶瓷型芯强度不足的问题,向陶瓷浆料中混杂不同比例的短切尼龙有机纤维(Nsf)与短切无机氧化铝纤维(Asf),采用热压注成型法制备高孔隙高强度氧化铝基陶瓷型芯。结果表明:Nsf氧化烧失显著增加型芯气孔率。Asf通过脱黏、拔出、断裂等机制有效消耗裂纹扩展能,提高型芯抗弯强度。当Nsf/Asf质量分数(w)比为6:7(w(Nsf)=0.90%,w(Asf)=1.05%)时,氧化铝基陶瓷型芯具备最佳的综合性能,当其抗弯强度为20.1 MPa,显气孔率达到43.31%,线收缩仅为0.2%,可满足精铸需求。因此,调配有机-无机纤维比例,能有效增加型芯孔隙率还可以弥补纤维氧化烧失导致的强度损失,显著降低了型芯收缩,保证型芯尺寸精度和烧结成型率。

关键词：氧化铝陶瓷型芯纤维增强多孔陶瓷