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行業(yè)動(dòng)態(tài)

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不銹鋼精密鑄造_并對(duì)飛機(jī)側(cè)滑現(xiàn)象進(jìn)行模擬
時(shí)間:2022-06-27 22:58:13 點(diǎn)擊次數(shù):23

  結(jié)構(gòu)是支撐航空平臺(tái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能和性能的基礎(chǔ),在提高飛機(jī)效率、控制研制成本和保障服役壽命等方面均發(fā)揮舉足輕重的作用。2020年,國(guó)外在航空結(jié)構(gòu)強(qiáng)度領(lǐng)域繼續(xù)開展大量研究,減輕結(jié)構(gòu)重量、探索新型結(jié)構(gòu)形式、提升結(jié)構(gòu)性能成為年度研究焦點(diǎn)。

  復(fù)合材料憑借其高比強(qiáng)度、高比剛度、耐疲勞、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn),在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造中得到廣泛應(yīng)用。不銹鋼精密鑄造2020年,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在民機(jī)設(shè)計(jì)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用,一方面,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的使用進(jìn)一步降低了飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量,實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì);另一方面,熱塑性復(fù)合材料成為提高民機(jī)經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的重要選擇。

  2020年2月,羅羅使用復(fù)合材料制造的“超扇”(UltraFan)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片開始在英國(guó)布里斯托爾技術(shù)中心投入生產(chǎn)。此葉片直徑355厘米(140英寸),使用幾百層預(yù)先填充樹脂材料的碳纖維加熱壓制而成,葉片前緣涂有薄層鈦金屬。羅羅表示,“超扇”發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和風(fēng)扇罩性能的提高,可使雙發(fā)飛機(jī)的重量降低約700千克。該發(fā)動(dòng)機(jī)將于2021年底開始地面測(cè)試,2030年前上市,能提供25,000磅(112千牛)到100,000磅(448千牛)的推力。

  2020年4月,德國(guó)飛行設(shè)計(jì)(Flight Design)選擇美國(guó)赫式的HexPly M79碳纖維預(yù)浸料作為其超輕型飛機(jī)結(jié)構(gòu)。HexPly M79預(yù)浸料采用非熱壓罐(OOA)低溫固化,可在低至70℃的溫度下8個(gè)小時(shí)完成固化或在80℃的溫度下4個(gè)小時(shí)完成固化,從而降低模具成本并提高制造速度。此外,HexPly M79預(yù)浸料空隙率低、力學(xué)性能優(yōu)異,制造工藝一致性高,可穩(wěn)定輸出高質(zhì)量的層壓板和結(jié)構(gòu)部件,生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)更輕質(zhì)、強(qiáng)度更高的飛機(jī)。

  2020年10月,空客直升機(jī)“高速低成本直升機(jī)”(RACER)演示驗(yàn)證機(jī)的碳纖維機(jī)蓋結(jié)構(gòu)在德國(guó)多諾沃斯完成制造。該設(shè)計(jì)將吹塑工藝與單片夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)相結(jié)合,將單個(gè)零件集成為一個(gè)組件整體制造,減少了結(jié)構(gòu)重量和組裝時(shí)間。

  2020年10月,英國(guó)Victrex與法國(guó)大合合作生產(chǎn)了高達(dá)176層的熱塑性復(fù)合材料飛機(jī)壁板,壁板的尺寸為120×60厘米(47×24英寸),厚度為32毫米(1.26英寸),使用基于VICTREXAE 250 UDT(PAEK聚芳醚酮)的熱塑性復(fù)合材料和自動(dòng)纖維鋪放(AFP)技術(shù),然后進(jìn)行真空爐或非熱壓罐(OOA)固化。該熱塑性復(fù)合材料壁板達(dá)到了的厚度,孔隙率不到1%,結(jié)晶度為25%至30%。與金屬相比,比強(qiáng)度和比剛度提高5倍,耐疲勞性提高4倍,耐腐蝕性、加工性和隔熱性也得到了改善。與熱固性復(fù)合材料相比,在強(qiáng)度和剛度相當(dāng)?shù)那闆r下,PAEK復(fù)合材料可完全回收利用,具有更好的耐損傷性和耐化學(xué)性。該熱塑性復(fù)合材料壁板的應(yīng)用,除了減輕重量、減少燃料消耗和降低運(yùn)營(yíng)成本外,還可以提高生產(chǎn)率和環(huán)保性。

  2020年11月,土耳其航空航天宣布與波音建立合作伙伴關(guān)系,增強(qiáng)土耳其的熱塑性復(fù)合材料零件的生產(chǎn)能力。波音幫助土耳其航空航天建立用于航空航天工業(yè)的熱塑性材料生產(chǎn)設(shè)施,使土耳其能夠生產(chǎn)符合全球標(biāo)準(zhǔn)的熱塑性復(fù)合材料。與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比,熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)周期和工藝成本降低30%。

  變體飛機(jī)通過改變結(jié)構(gòu)外形,適應(yīng)不同的飛行條件,可提高飛機(jī)氣動(dòng)效率、降低油耗和噪聲。2020年,變體結(jié)構(gòu)仍舊是航空結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

  2020年初,美國(guó)馬里蘭大學(xué)設(shè)計(jì)了仿魚骨可變彎度機(jī)翼結(jié)構(gòu),利用3D打印方法將機(jī)翼骨架、蒙皮內(nèi)部的蜂窩狀子結(jié)構(gòu)、抗撕裂層和蒙皮表面整體打印,并完成了風(fēng)洞試驗(yàn)。試驗(yàn)中,風(fēng)速達(dá)到每秒24米,原理樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的變形,同時(shí)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生顫振,試驗(yàn)證明了該魚骨仿生變彎度機(jī)翼結(jié)構(gòu)概念的可行性。

  2020年3月,不銹鋼精密鑄造美國(guó)初創(chuàng)Hermeus完成了高超聲速飛機(jī)渦輪基沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)(TBCC)縮比驗(yàn)證機(jī)靜態(tài)和高速(達(dá)到了馬赫數(shù)5)試驗(yàn)。Hermeus馬赫數(shù)5級(jí)高超聲速民用飛機(jī)采用了大后掠三角翼無平尾加雙垂尾布局,翼尖部分采用類似XB-70的可折疊變體翼尖設(shè)計(jì),該翼尖在起降和低速段呈平直開展或小角度彎折狀態(tài),在高馬赫數(shù)狀態(tài)下大角度向下彎折,以強(qiáng)化乘波效應(yīng),顯著增加升力,同時(shí)也起到了垂直安定面的作用增加高速飛行條件下的航向穩(wěn)定性。

  2020年8月,荷蘭代爾夫特理工大學(xué)完成了SmartX-Alpha主動(dòng)變形機(jī)翼原理樣機(jī)的風(fēng)洞測(cè)試。SmartX-Alpha具有可移動(dòng)的襟翼和壓電控制的垂尾,可根據(jù)氣流變化改變形狀,原理樣機(jī)上安裝了大量的傳感器和驅(qū)動(dòng)器,試驗(yàn)中機(jī)翼后緣完成了分布式弦向和展向無縫變形。研究團(tuán)隊(duì)利用數(shù)據(jù)融合控制算法,對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)翼型進(jìn)行優(yōu)化,以獲得實(shí)時(shí)的高升力和巡航性能,同時(shí)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)機(jī)動(dòng)和陣風(fēng)載荷減緩。SmartX項(xiàng)目于2016年啟動(dòng),旨在將智能傳感和驅(qū)動(dòng)技術(shù)集成到可變形機(jī)翼中,實(shí)現(xiàn)飛機(jī)性能提升。

  2020年11月,美國(guó)陸軍和麻省理工學(xué)院(MIT)使用類似于樂高的離散晶格系統(tǒng)連接具有獨(dú)特力學(xué)性能的材料,開發(fā)具有可重構(gòu)性能的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)適應(yīng)性、可重構(gòu)性和彈性,采用經(jīng)濟(jì)高效的注塑成型工藝和網(wǎng)格連接方式來快速組裝宏觀結(jié)構(gòu),使用的材料包括剛性材料、柔順性材料、膨脹性材料和手性材料等類型。

  2020年11月,瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院通過對(duì)北蒼鷹等鳥類的研究,發(fā)現(xiàn)其具有調(diào)整翅膀和尾部形狀以滿足在茂密的森林中侵略性飛行和開闊地形中快速巡航的特點(diǎn)。這種變形策略可顯著提高無人機(jī)在不同飛行狀態(tài)下的敏捷性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、和飛行速度,研究團(tuán)隊(duì)通過無人機(jī)的風(fēng)洞試驗(yàn)、優(yōu)化研究和室外飛行試驗(yàn),對(duì)該仿生可變形機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證,研究結(jié)果為自適應(yīng)無人機(jī)提供一種設(shè)計(jì)原則。

  2020年12月,因被選入美國(guó)海軍(USN)“遠(yuǎn)洋后勤無人機(jī)系統(tǒng)(UAS)計(jì)劃”,位于德克薩斯州奧斯汀的Skyways為其Group 3無人機(jī)系統(tǒng)開發(fā)自主折疊機(jī)翼。的目標(biāo)是使Group 3垂直起降(VTOL)無人機(jī)系統(tǒng)能夠在起飛后和著陸前的階段實(shí)現(xiàn)機(jī)翼自動(dòng)折疊。折疊機(jī)翼的作用是提供更好的操控性能并有利于在艦船上存放。

  2020年,國(guó)外在新材料/新結(jié)構(gòu)/新工藝方面繼續(xù)開展探索研究,擴(kuò)展材料和結(jié)構(gòu)的功能性,并提升高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率。

  2020年11月,在美國(guó)陸軍研究辦公室的資助下,麻省理工學(xué)院(MIT)研究了一種控制金屬-有機(jī)框架材料(MOFs)晶體生長(zhǎng)的方法,該方法解決了MOFs材料在晶格平面和垂直于晶格平面方向結(jié)合強(qiáng)度和生長(zhǎng)速率不平衡的問題,從而能夠制造出更大的晶體片狀結(jié)構(gòu),為材料的性能分析奠定基礎(chǔ)。

  導(dǎo)電MOFs材料的導(dǎo)電性具有很強(qiáng)的方向性,垂直于晶格平面方向,導(dǎo)電性較弱,沿著材料片的平面內(nèi),導(dǎo)電性能較強(qiáng),再加上材料的高孔隙率,使其成為電池、燃料電池或超級(jí)電容器的電極材料的強(qiáng)大候選者,也可以用來制造非常靈敏的化學(xué)檢測(cè)器。

  2020年4月,歐盟公布了“潔凈天空2”計(jì)劃的“未來民用飛機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力復(fù)合材料”(SORCERER)項(xiàng)目進(jìn)展。該項(xiàng)目旨在評(píng)估和驗(yàn)證利用復(fù)合材料將儲(chǔ)能或其他電子系統(tǒng)功能集成到層壓結(jié)構(gòu)中,獲得多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu),不銹鋼精密鑄造為未來電動(dòng)和混合動(dòng)力推進(jìn)飛機(jī)提供儲(chǔ)能手段。項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器和結(jié)構(gòu)電池,并采用離子嵌入的方式提高碳纖維結(jié)構(gòu)的能量傳輸效率。

  與傳統(tǒng)電池相比,多功能結(jié)構(gòu)電池的能量集中度大大降低,避免了安全問題,同時(shí)能夠整體降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量,減小對(duì)環(huán)境的影響。

  3.3DCeram開發(fā)用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的陶瓷材料與熔模鑄造工藝

  2020年9月,法國(guó)3DCeram開發(fā)了一種生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的復(fù)雜鑄造型芯的工藝,該工藝的基礎(chǔ)是激光立體光刻(SLA)技術(shù),通過使用計(jì)算機(jī)控制的UV激光束選擇性固化可光聚合的陶瓷懸浮液來制造零件。此外,3DCeram開發(fā)了基于二氧化硅的SILICORE材料,該材料具有低的熱膨脹系數(shù)、良好的熱穩(wěn)定性和抗熱震性,以及高的浸出性。經(jīng)與烏克蘭Ivchenko設(shè)計(jì)局合作,驗(yàn)證了該陶瓷3D打印工藝和SILICORE材料可生產(chǎn)用于航空渦輪葉片的鑄造型芯。

  試驗(yàn)是確保結(jié)構(gòu)具預(yù)期性能的重要手段。2020年,國(guó)外針對(duì)不同的設(shè)計(jì)需求,對(duì)多種結(jié)構(gòu)開展功能試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)。

  2020年3月和9月,在美國(guó)海軍研究辦公室(Office of Naval Research)的資助下,佛羅里達(dá)州中部大學(xué)開展了小尺寸機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形功能試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,非定常加速時(shí)沿展向的翼型動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)可增強(qiáng)氣動(dòng)升力。

  2020年3月,NASA弗吉尼亞州蘭利研究中心和德克薩斯州A&M大學(xué)研制的SMA縫隙填充物在0.9米×1.2米(3英尺×4英尺)風(fēng)洞中首次完成聲學(xué)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果將有助于設(shè)計(jì)基于SMA的自展開板條間隙填料,用于降低運(yùn)輸類飛機(jī)的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)噪聲。

  2020年2月,NASA在阿姆斯特朗飛行研究中心開展X-57全電動(dòng)飛機(jī)巡航電機(jī)控制器振動(dòng)試驗(yàn)。在此之前,X-57飛機(jī)已進(jìn)行了一系列結(jié)構(gòu)地面試驗(yàn),包括飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)身,以驗(yàn)證飛行載荷作用下結(jié)構(gòu)部件的完整性。X-57的目標(biāo)是幫助美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)為新興的電動(dòng)飛機(jī)市場(chǎng)設(shè)定認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。NASA將與監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及工業(yè)界共享X-57以電推進(jìn)為重點(diǎn)的設(shè)計(jì)和適航過程,推進(jìn)認(rèn)證方法的制定和完善。

  4.羅羅預(yù)計(jì)在2021年完成Trent 1000 TEN高壓渦輪葉片耐久性試驗(yàn)

  2020年7月,羅羅宣稱,超過99%的機(jī)隊(duì)已收到改進(jìn)的中壓渦輪葉片,截至2020年第二季度末,由于Trent 1000而停飛(AOG)的飛機(jī)僅為個(gè)位數(shù),Trent 1000發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性問題得到了有效解決。此外,羅羅還表示,Trent 1000 TEN的高壓渦輪葉片的耐久性試驗(yàn)有望在2021年上半年完成。5.萊昂納多傾轉(zhuǎn)旋翼短艙和進(jìn)氣管道創(chuàng)新設(shè)計(jì)順利通過風(fēng)洞試驗(yàn)

  2020年9月中旬,萊昂納多(Leonardo)TRINIDAT項(xiàng)目模型樣機(jī)在DNW-LLF風(fēng)洞中完成試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)P桶ǘ膛?、模塊化進(jìn)氣管、可旋轉(zhuǎn)的微調(diào)輪轂和帶有可偏轉(zhuǎn)副翼的機(jī)翼樣段。試驗(yàn)?zāi)P桶惭b在試驗(yàn)區(qū)地板的轉(zhuǎn)盤上,可在試驗(yàn)中改變迎角,并對(duì)飛機(jī)側(cè)滑現(xiàn)象進(jìn)行模擬。

  TRINIDAT項(xiàng)目旨在優(yōu)化下一代民用傾轉(zhuǎn)旋翼(NGCTR)進(jìn)氣道幾何形狀的空氣動(dòng)力學(xué)特性,將縮短未來低于1000千米的短途和中距離旅行間。TRINIDAT項(xiàng)目還將使用基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的工具改善NGCTR的進(jìn)氣道幾何形狀,重新設(shè)計(jì)進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)外形,以使其適用于未來變革性飛機(jī)構(gòu)型。

  2020年,國(guó)外針對(duì)不同的設(shè)計(jì)需求,對(duì)多種結(jié)構(gòu)開展功能試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)。萊昂納多傾轉(zhuǎn)旋翼短艙和進(jìn)氣管道創(chuàng)新設(shè)計(jì)順利通過風(fēng)洞試驗(yàn)傾轉(zhuǎn)旋翼短艙和進(jìn)氣管道風(fēng)洞試驗(yàn)2020年9月中旬 ,萊昂納多( Leonardo )TRINIDAT項(xiàng)目模型樣機(jī)在DNW-LLF風(fēng)洞中完成試驗(yàn)。TRINIDAT項(xiàng)目還將使用基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)( CFD )的工具改善NGCTR的進(jìn)氣道幾何形狀,重新設(shè)計(jì)進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)外形,以使其適用于未來變革性飛機(jī)構(gòu)型。
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