多向编织炭/炭的复合材料烧蚀性能

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统对三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀行为进行了考核,通过对材料烧蚀表面温度、形貌的在线实时监测及烧蚀后微观结构的观察,研究了该类材料的烧蚀行为.研究发现:三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀是热化学烧蚀和机械剥蚀的综合作用,构件边缘区域以机械剥蚀为主,中心区域表现为热化学烧蚀和机械剥蚀相互耦合,没有明确的分界;基体炭与炭纤维的抗烧蚀性能相差较大,炭纤维的抗热化学烧蚀性能、抗机械剥蚀性能明显高于基体炭,烧蚀后试件烧蚀表面仅剩下凸起的纤维束骨架结构;三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀性能表现出较强的各向异性,在轴向体现为单根纤维失去周围基体支持而发生剥离,抗烧蚀性能相比较好;在径向体现为烧蚀表面脱层,抗烧蚀性能相比较差.     

防热复合材料高温体积烧蚀模型

分析了防热复合材料在高温烧蚀过程中所发生的物理－化学变化;根据能量和质量守恒定律,建立了防热复合材料的体积烧蚀模型,并对某碳／酸醛复合材料的烧蚀过程进行了数值模拟。结果表明,材料的烧蚀不仅与温度而且与升温速率相关;升温速率越大,达到相同烧蚀温度时的烧蚀量减小,烧蚀过程中温度的渗透速度减慢,温度梯度减小。材料内部孔隙中气体的压力影响区域较温度的影响区域小,最大压力点随时间增加逐渐内移,最大压力相应增大。     

(Gd2O3)x（ZrO2）1-x（x=0.05-0.15）电解质材料的电导及其分子动力学模拟

为了探讨作为固体氧化物燃料电池电解质材料的可行性,采用交流阻抗谱研究了(Gd2O3)x(ZrO2)1-x(x=0.05-0.15)固体电解质材料的晶粒电导率,并通过分子动力学方法模拟了Gd2O3掺杂ZrO2固体电解质材料的动力学行为,计算并分析了温度和Gd2O3掺杂量对体系离子传导性能的影响.实验和模拟结果均表明,升高温度能明显增强离子电导性能.当Gd2O3掺杂量为8 mol%时,材料的电导性能取得最优值.     

碳/酚醛复合材料烧蚀过程热应力分析

为了评价防热材料的烧蚀性能,利用有限元软件ANSYS对碳/酚醛复合材料烧蚀过程中热应力的分布与演化规律进行了数值模拟.计算了恒定热流边界条件下材料的瞬态温度场和热应力场,采用蔡-希尔准则对材料热解区进行了破坏分析.数值计算结果与试验测试及图像分析结果的比较表明,随烧蚀过程的进行,材料热影响深度逐渐增大,温度梯度减小;材料热解区存在因热膨胀引起的热应力峰值,并随烧蚀过程逐渐后移,热应力是导致材料裂纹产生并扩展的主要原因.     

添加难熔金属碳化物提高C/C复合材料抗烧蚀性能的研究

高性能固体火箭发动机（SRM）对喉衬材料的烧蚀率提出了更高的要求,传统的炭／炭（C／C）材料有待于进一步发展,讨论了含有难熔金属碳化物（ZrC,TaC) 的多元基体C／C复合材料及其耐烧蚀性能,通过微观结构分析,探讨该种材料抗烧蚀性能提高的机理,展示了这种材料作为高温烧蚀材料的良好前景。     

粒子侵蚀对C/C材料烧蚀性能影响研究

为了研究粒子侵蚀对C/C喉衬烧蚀性能的影响,文章首先对烧蚀发动机内流行数值模拟,获取粒子运动轨迹,得到粒子撞击收敛段及喉部的速度、角度和浓度,为粒子侵蚀提供表征参数;同时进行地面小型发动机含铝/无铝对比烧蚀试验。利用扫描电镜和三维微观成像等测量手段进行喉衬微观烧蚀形貌的研究。通过数值模拟和烧蚀试验结果分析:①在小喉径条件下有无粒子侵蚀对C/C材料的烧蚀率影响不大,热化学烧蚀后的纤维单丝比有粒子侵蚀的要尖锐,基体表面上未出现粒子侵蚀的明显痕迹;②粒子以碰撞的模式作用于喷管的收敛段,以磨蚀的模式作用于喷管的喉部及扩张段;且收敛段以粒子侵蚀为主,喉部和扩张段以热化学烧蚀为主。     

硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料活塞烧蚀研究

为了研究硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料活塞的烧蚀性能,对硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料的烧蚀性能进行了测试和分析,并分析了该种复合材料的烧蚀机理和烧蚀模型,同时采用有限元方法对复合材料活塞的烧蚀性能进行了模拟分析。结果表明:硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料强度较大、结构密集,烧蚀量很小;材料的烧蚀是气流剥蚀和熔化烧蚀两方面的作用结果;建立的烧蚀模型及计算方法能够较好地完成对活塞的模拟计算。研究结果证明硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料在抗烧蚀方面是理想的活塞材料。     

石墨表面(HfTa)B2-SiC-Si复合涂层抗烧蚀性能研究

为了提高石墨的抗烧蚀性能,采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨表面制备抗烧蚀超高温(HfTa)B₂-SiC-Si复合涂层,运用XRD、SEM和EDS研究复合涂层的相组成、微观形貌和元素分布,考察涂层在等离子火焰下的长时抗烧蚀性能.结果表明：(HfTa)B₂-SiC-Si涂层结构致密,表面无裂纹,(HfTa)B₂固溶体均匀分散在涂层中;该涂层在2350℃等离子火焰下烧蚀2280 s后,厚度无明显变化,质量烧蚀率仅为6.14μg/s.(HfTa)B₂-SiC-Si涂层优异的抗烧蚀性能主要归因于复相涂层的致密结构及其表面生成了含有HfO₂、Ta₂O₅高温氧化物的Hf-Ta-Si-O复相玻璃层,有效阻碍了高温氧的扩散与腐蚀.     

低密度烧蚀材料研究进展

随着深空探测任务发展,飞船返回舱和星际探测器的大底和侧壁等部位的高热流密度、高焓值和长气动加热时间的热环境对热防护系统及材料的气动外形保持能力、轻量化、防热效率、隔热性能和长时间服役能力提出了更高的要求,使得具有烧蚀、隔热性能优异和结构重量轻等特点的低密度烧蚀材料备受关注.文章系统总结了低密度烧蚀材料的特点和发展历程,介绍了国内外蜂窝增强和纤维化多孔基体增强两类低密度烧蚀材料的研究进展及实际应用现状,重点介绍了蜂窝增强硅橡胶、蜂窝增强酚醛树脂和蜂窝增强有机硅树脂低密度烧蚀材料,以及硅树脂浸渍可重复使用陶瓷基体烧蚀材料和酚醛浸渍碳烧蚀材料为代表的轻质陶瓷烧蚀材料.针对我国发展新一代载人飞船的近地轨道、载人登月、载人登小行星、载人登火星等任务模式热防护系统的特殊需求,介绍了国内为新一代多用途载人飞船轻量化热防护系统研制所做的基础研究和应用研究.最后,分析了低密度烧蚀材料的国内外的技术差距并探讨了我国低密度烧蚀材料发展展望.     

硅基绝热材料的玻璃成珠机理研究

采用冲压发动机地面连管试验系统对玻璃纤维酚醛材料进行了烧蚀试验.通过分析烧蚀材料的微观形貌以及燃气温度、压力和流速对烧蚀过程的影响,研究了玻璃珠的形成机理.研究发现:在补燃室不同位置,玻璃珠呈不同分布;玻璃成珠过程受燃气的压力、温度和速度的共同作用,燃气流速对玻璃珠的形成影响最大;从保护碳层、减少烧蚀的角度,玻璃珠的形...     

磁性β-环糊精聚合物/TiO2的制备及光催化性能

为制备磁性环境下容易分离的新型光催化剂,制备了磁性β-环糊精聚合物/TiO2,采用IR、XRD、SEM和振动样品磁强计(VSM)对合成的磁性杂化材料进行了表征。结果表明:合成的新型杂化材料不仅具有环糊精特征结构和TiO2的无机组分,并且具有很好的磁性能。以甲基橙溶液为目标降解物考察了光催化剂的活性,结果表明磁性β-环糊精聚合物/TiO2的催化效率是TiO2的2.4倍。考察了催化剂用量和催化时间对光催化性能的影响,实验证明:当催化剂用量是0.8g/L及光催化时间为8 h时,材料表现出更为优良的光催化性能。     

错排射流冲击受限短通道内流场的实验研究

用五孔针对简化后的涡轮叶片错排射流冲击受限短通道流场进行了详细的测量,着重研究受限通道内各截面的流动规律,以及射流孔错排布置、出流孔、通道高度比和射流雷诺数对通道流动特性的影响。实验结果表明:通道高度比的变化会显著改变通道内的流场结构;在同一高度比下,射流雷诺数变化对流场结构的影响很小;出流孔的抽吸作用使附近气流加速并在通道内出流孔位置形成一局部低速区;受错排射流诱导及冲击靶面后壁面射流反卷通道内形成漩涡,使高速气流向通道侧壁甚至孔板面集中,该结果有助于深入了解错排射流受限通道内冲击冷却的内在机理。     

大小叶片斜流压气机级性能和流场的数值模拟研究

文章以某高压比斜流压气机级为研究对象,开展三维定常数值模拟研究,初步获取了压气机级性能和流场结构,并与试验结果进行了对比。结果表明,计算总体性能与试验存在一定的差距,计算的流量-压比曲线比试验值向右和向上移动,流量-效率曲线比试验值向右和略微向上移动。对于斜流叶轮,两个叶片通道出口靠近机匣区域均存在低速流团,通道1中低速流团主要由附面层低能流团在哥氏力作用下堆积而成,通道2中的低速流团主要由叶尖间隙泄漏形成。对于文中计算斜流压气机,通道1中的低速流团对诱发流动失稳起主要作用。     

高频脉冲爆震火箭发动机的试验研究

文章采取了一些提高脉冲爆震火箭发动机工作频率的措施,并在脉冲爆震火箭发动机模型上进行了一系列试验研究。试验中对脉冲爆震火箭发动机模型的推力和沿程压力进行了测量,为了提高推力测量的准确性,该研究对推力测量系统进行原位校准。试验结果表明,该模型的工作频率能够达到40 Hz,校准后的推力测量结果接近理论推力。工作频率为35 Hz时,爆震压力峰值超过3.4MPa,该模型校准后的时均推力为43.9 N。工作频率为40 Hz时,爆震压力峰值3.2 MPa,该模型校准后的时均推力为50 N。     

基于运动跟踪的快速交互式视频抗误码方法

提出了一种基于运动跟踪的快速交互式抗误码算法。首先由解码器检测定位出误码位置,并将误码位置信息反馈给编码器,编码器在编码后续帧时采用运动跟踪的原理定位出受误码影响区域,并对区域内的宏块数据进行相应的处理,以防止误码进一步扩散。实验结果表明,使用该交互式视频抗误码方法能够快速有效地抑制误码的扩散,保证恢复视频质量。     

应用H_∞-范数进行多通道气动伺服弹性系统的频域稳定性分析

气动伺服弹性稳定性分析是现代飞机设计中必须考虑的课题。给出了多输入/多输出气动伺服弹性系统的频域运动方程,并由系统稳定性理论得出,在气动伺服弹性稳定临界点附近,系统的H∞-范数趋于无穷大。据此,发展了一种应用H∞-范数进行频域气动伺服弹性稳定性分析的方法。针对某型飞机及其偏航/滚转增稳回路构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统,采用该方法求得其闭环稳定临界点,与p-k法计算结果符合较好。分析结果还表明:考虑增稳系统的影响后,飞机气动伺服弹性稳定边界,相对于无控飞机的颤振速度有所降低;对临界稳定模态进行限幅滤波后,减小了不利耦合,使气动伺服弹性稳定性得到提高。     

固体火箭发动机燃烧室两相流粒子运动轨迹的实验研究

本文用Ｘ射线高速实时荧屏分析（ＲＴＲ）技术对固体火箭发动机燃烧室内两相流粒子的运动轨迹进行了实验研究。为增强粒子图象的效果,设计了一个专用的矩形实验发动机,用在双基推进剂上开槽添加钨粉的方法来模拟含铝复合推进剂中的铝粒子。实验拍摄到了比较清晰的ＲＴＲ图像,经过图象处理后得到粒子群的运动轨迹。实验结果表明：１）粒子轨迹完全有可能穿过对称轴;２）重力对粒子轨迹的影响很小。实验结果为ＳＲＭ两相流动模型的建立以及两相流动数值模拟结果的验证提供了实验依据。     

Slicing-response model for ablation mass removal of polyformaldehyde irradiated by pulsed CO2 laser in vacuum

The interaction between CO2 laser and polyformaldehyde(POM)is quite important in the research of laser irradiation effects and mechanisms.At this time,the accuracy of the existing mass-ablation models for POM irradiated by CO2 laser is poor compared with the experimental data.Based on the energy distribution deposited in the POM target,the active area excited by laser is divided into four slices,the ablation slice(the temperature-rising slice,the perturbation slice,and the undisturbed slice),and a slicing response model for the mass ablation of POM induced by pulsed CO2 laser irradiation in vacuum is developed.A formula is deduced to predict the ablated mass areal density from the model and is verified with data from several studies and our own experiments.The results show that our model fits the experimental data quite well before the shielding effect of ablation products becomes notable.The applicability of the model to other materials and the mass ablation in atmosphere are also briefly explored.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁的试验研究

采用自行研制的碳纤维布预应力张拉机具,对10根混凝土梁受力性能进行了试验研究。对比分析了未加固、非预应力碳纤维布加固、预应力碳纤维布加固、施加不同的预应力水平、不同的附加锚固方式梁的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等受力性能。试验结果表明:粘贴预应力碳纤维布加固可使梁的承载能力有一定程度提高,可大大提高梁的开裂荷载、抗弯刚度,减小梁的挠度和裂缝宽度,能充分发挥碳纤维布高强度特性;在相同预应力水平下,合适的附加锚固方式,可有效防止碳纤维的剥离破坏,进一步提高梁的承载力;所研制的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。     

基于相关的自适应阈值图像序列跟踪方法

提出一种基于相关的自适应阈值区域匹配目标跟踪新方法，该方法能根据序列图像不同光强及噪声等自适应地寻找最佳动态阈值，从而实现最佳匹配。此外，还提出了一种区域分层快速搜索算法；实验结果表明该方法相关度图形峰值更高、更陡，提高了匹配精度和匹配速度，切实可行。