2025 Vol. 42(1): 1-19| [摘要](144) | [PDF](106)- 面向太空制造的复合材料3D打印与回收利用
- 田小永，刘腾飞，张曼玉，李涤尘
- 面向太空制造资源紧缺问题，提出了两种基于连续纤维3D打印的复合材料回收再利用技术。利用碳纤维复合材料逆向熔融抽丝方法，实现碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）预浸丝回收。提出聚苯硫醚（PPS）自增强复合材料过冷3D打印工艺，实现自增强复合材料成形与回收再利用。研究了回收前后材料微观结构、力学性能的演变规律，回收预浸丝再次打印获得CF/PEEK试样，其弯曲强度和模量较原始复合材料分别提升4.8%和50.8%，PPS自增强复合材料回收再次打印后相比原始PPS材料直接打印，试样弯曲应变提高了13.8%，韧性显著提升，实现非降级回收。探讨了面向太空制造的3D打印复合材料全生命周期回收再利用策略，为未来太空制造发展提供支撑。
- 2025 Vol. 42(1): 20-28
| [摘要](80) | [PDF](76)- 风云四号微波星技术风险识别与控制的思考与实践
- 杨之浩，周宇，汪自军，陈强，江世臣，靳浩
- 航天工程研制是一个复杂的系统工程，涉及的环节众多且紧密结合，任何一个环节出现问题都可能给项目研制带来不可挽回的损失。随着航天工程高密度研制与发射形势的发展，航天产品生产任务量逐年增加，而质量问题也随之频发。暴露出技术风险识别不全面，控制不到位，管理不规范。本文从当前航天发展所面临的质量形势展开论述，指出风险识别所面临的问题。通过梳理当前所使用的相关标准规范，给型号的技术风险分析、控制提供工具和手段。最终以上海航天技术研究院风云四号微波星为例，给出其风险分析、识别与控制的过程和效果，以供其他型号参考。
- 2025 Vol. 42(1): 29-37
| [摘要](88) | [PDF](67)材料结构功能一体化- 微米级高温合金蜂窝芯超声磨削/铣削机理研究及缺陷抑制方法
- 王海航，张芷健，陈明，郭国强，王晨光，明伟伟，安庆龙
- 微米级高温合金蜂窝芯具有轻量化、耐高温、密封性好等优点，在新一代航空发动机与高超飞行器中作为关键件的核心材料。微米级高温合金蜂窝芯极其微小，面积仅为常规高温合金蜂窝芯的1/10，兼具高温合金与薄壁结构的难加工特性，导致微米级高温合金蜂窝芯在加工过程中，极易出现毛刺、芯格变形、撕裂等缺陷问题。针对以上问题，设计了微米级高温合金蜂窝芯超声辅助磨削与铣削加工工艺。根据侧面加工时工件与刀具的几何关系，探究了高温合金蜂窝芯单双壁的切入角。基于磨削/铣削实验，掲示了微米级高温合金蜂窝芯超声磨削/铣削机理与缺陷形成机理。研究结果表明：侧面加工时，单双蜂窝壁的切入角度分别为60°与0°。在相同加工条件下，相比于普通砂轮磨削，铣刀切削力较小，生成的毛刺长度也较小。超声振动益于裂纹扩展，使得磨削力下降，毛刺长度减小，芯格变形与撕裂缺陷减少。以上研究为微米级高温合金蜂窝芯高效低损伤加工提供了理论基础。
- 2025 Vol. 42(1): 38-47
| [摘要](66) | [PDF](60)- 带内交叉筋筒段流动旋压成形技术
- 冯苏乐，徐兴中，武凯琦，杨学勤，彭赫力，张越，盛超叶，于忠奇
- 针对现有火箭贮箱筒段拼接制造方式带来的材料增厚和制造流程长的问题，提出带筋筒段流动旋压成形新工艺方法，探明成形工艺协调控制机制与构件精确成形控制方法，开发带筋筒段成形原型工艺和装置。经研究得到，多旋轮旋压在轴向上材料具有更多的约束点，使旋轮作用点的刚度增加，可以更好地抑制扩径现象，提高了网格筋的轴向内筋填充的均匀性，三旋轮相比两旋轮，其平均填充饱满度上升了4.27%，本文通过实验首创了外径ϕ865 mm筋高宽比为1∶1的航天带筋铝合金筒段无缝成形，并研制了ϕ3 350 mm带交叉筋筒段，为未来火箭制造提供技术基础和理论依据。
- 2025 Vol. 42(1): 48-55
| [摘要](53) | [PDF](43)- 激光诱导聚酰亚胺碳化的分子动力学模拟
- 王联甫，丁烨，刘豪，胡成宇，杨丽诗，顾海涛，杨立军
- 激光诱导石墨烯由于其制备便捷，物理化学特性可调节，兼容性强等特点，已被广泛应用于微电子、储能器件和柔性可穿戴设备等领域，获取高质量的激光诱导石墨烯是进一步推广其应用的重要前提。本文重点关注激光诱导石墨烯碳化过程，基于ReaxFF反应力场搭建分子动力学模型，通过调整聚酰亚胺热解的控制参数对碳化过程进行了分析，结合分子构型演变和结晶特性分析研究了石墨烯簇的生长机制。仿真结果表明：提高反应温度或延长反应时间有助于增加产物中六元环的数量。基于仿真结论，应用较高的激光功率，降低扫描速度，制备LIG超级电容器，获得了良好的倍率性能（500 mV·s-1扫描速率下保持初始容量的70%）和较低的等效串联电阻（52 Ω）。
- 2025 Vol. 42(1): 56-67
| [摘要](43) | [PDF](45)- 碳纤维增强树脂基复合材料本构模型研究进展
- 高钰堤，孙成文，卓景舒，郭国强，贾坤，季霞
- 碳纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀性、耐热性和热稳定性等优异性能，在航空航天、交通运输和新能源等领域得到了广泛应用。目前，碳纤维复合材料的本构模型通常采用实验法或者有限元法得到，但因其复杂的材料结构和多轴加载失效机制，材料的本构模型构建更具有挑战性。本文系统综述了文献报道的有关碳纤维增强树脂基复合材料本构模型的相关研究进展。首先，概述了碳纤维增强树脂基复合材料本构模型构建的研究现状；其次，从单向碳纤维复合材料本构模型入手，分别阐述碳纤维和树脂基体的应力应变关系，以及复合材料的本构计算方法；再次，分析三维编织复合材料的力学结构，将单向碳纤维复合材料本构模型扩展到多向碳纤维复合材料渐进损伤本构模型；最后，对碳纤维增强树脂基复合材料本构模型的发展趋势进行了展望。
- 2025 Vol. 42(1): 68-81
| [摘要](67) | [PDF](52)- 高强铝合金板料预应力激光弯曲成形弹塑性变形行为
- 徐琅，于亚平，孟佳杰，徐晨，王堃，彭赫力，李宝辉
- 预应力激光弯曲成形是实现航天航空领域高强铝合金曲面板件无损伤精确弯曲成形的新方法，探明成形过程铝合金板料变形行为是合理调控板料变形的前提。本文运用有限元模拟方法，结合弹塑性力学中的应变能理论，对高强铝合金板料成形过程弹塑性变形行为进行了分析研究。结果表明：激光扫描过程，板料塑性应变能是由预加载后板内弹性应变能和激光能量转化而来；随着预载荷的增大，板料塑性应变能近似呈指数上升趋势；随着激光能量的增大，板料塑性应变能近似呈线性上升趋势；塑性应变能的升高主要源于更多弹性应变能的转化。基于分析结论，开展了高强铝合金壁板成形过程弹塑性变形调控验证，实现了曲面壁板的高效高精度成形。
- 2025 Vol. 42(1): 82-90
| [摘要](43) | [PDF](33)- 光固化/喷射沉积复合多材料陶瓷增材装备设计与开发
- 李莎莎，马贤骅，邢宏宇，全涛，孙赫武，王鑫锋，邹斌
- 围绕均质陶瓷材料和结构单一性能的应用范围受限问题，针对多材料陶瓷增材制造工艺，从整机、工作台、多轴运动模块、激光与振镜模块、喷射模块、传感与阀类模块和工艺模块等多态模块工作机理与集成角度出发，提出了立体光固化/喷射沉积复合工艺的增材制造技术，搭建了立体光固化/喷射沉积多材料陶瓷增材连续成形装备样机，研究了“涂+固+喷+固”的多系统协同运动工序，优化了多模块运动稳定性；分析了多工序复合工艺的组合逻辑，提出了系统集成方案，开发了多材料CeraMulti Slicer切片软件和复合工艺打印CeraMulti Driver组态软件，构建了光固化成形运动机构与喷射沉积模块协同运动机制及高精度集成控制系统，实现了切片和多矢量打印运动协同控制。结果表明：该技术可制备精度高、界面结合良好、无缺陷的多材料陶瓷样件。
- 2025 Vol. 42(1): 91-101
| [摘要](47) | [PDF](45)- 复合硅烷膜及双层硅烷膜对Mg-Gd-Y稀土镁合金耐蚀性的影响
- 谢陈凯，金建港，张立军，林才渊
- 针对镁合金耐蚀性方面的劣势，基于Mg-Gd-Y稀土镁合金的存储期及工序间腐蚀问题，利用硅烷化表面处理技术以提高镁合金耐蚀性。在传统单一硅烷膜的基础上，开发了多种硅烷复合而成的复合硅烷膜和双层硅烷膜，对其膜层结构做出了解释，并用电化学试验和浸泡试验进行耐蚀性试验验证。结果表明：复合及双层硅烷膜相较于单一硅烷膜，其自腐蚀电流密度降低了一个数量级，在质量分数为3.5% 的NaCl溶液中腐蚀时间由24 h提升到了168 h。
- 2025 Vol. 42(1): 102-109
| [摘要](37) | [PDF](32)- 空间望远镜滤光片转轮机构寿命试验研究
- 郭伟，许明明，窦江培，郭国强，任培强，何金凝，孔令一，张子豪
- 针对国内外空间运动机构热真空加速寿命试验主要集中在组件上，未能全面反映整机的长寿命性能。本文对空间环境下的巡天光学望远镜的长寿命滤光片转轮机构，设计了一种关于空间环境的热真空寿命试验方案，充分考虑了滤光片转轮在空间运行时面临的工况和严酷空间环境，开展了滤光片转轮机构的真空加速寿命试验，以验证固体润滑轴承组件、传动副固体润滑设计和整机性能是否满足在轨寿命要求。针对该滤光轮在轨转动8×104次的寿命要求，本文设计了详细的试验方案，并搭建了热真空环境试验系统。试验结果显示：寿命试验运行正常，累积转动1.6×105次。试验后对轴承进行了摩擦力矩和启动力矩复测，并对轴承组件进行了解剖分析。复测结果显示：轴承摩擦力矩和启动力矩与试验前一致，轴承润滑状态良好。试验后对蜗轮蜗杆副固体润滑进行高倍显微镜分析，结果显示，蜗轮蜗杆副润滑膜层均完好覆盖基底，润滑状态良好。试验后开展滤光片转轮整机性能测试，测试结果满足性能指标。加速热真空寿命试验结果验证了滤光片转轮寿命满足在轨长寿命任务要求，同时为其他空间运动机构的长寿命设计提供了依据，并为其他机构的寿命试验提供了参考思路。
- 2025 Vol. 42(1): 110-118
| [摘要](69) | [PDF](52)- 基于高斯聚类的航天复合材料多损伤自识别方法
- 陶静雅，于亚平，刘博，潘浚铭，宋冠霖，王照洋，钱剑
- 随着可重复使用航天器的投入研制与初步使用，通过在线监测可重复使用航天器的结构响应，实时掌握其健康状况，并在此基础上对结构的多种损伤状态进行有效识别，是保障重复使用经济性的重要途径。本文针对可重复使用航天器中复合材料的结构损伤在线评估问题，研究了一种多损伤自识别方法。该方法首先基于导波对复合材料结构实现多损伤高精度成像，然后通过概率混合模型对损伤像素点进行聚类，即将监测区域中具有高损伤概率的像素值与高斯模型分量拟合，从而基于高斯模型分量的数量、均值和协方差对结构的损伤状态进行自动化评估。用本文所提方法对航天复合材料结构进行了实验验证。结果显示：该方法能够有效识别损伤个数、损伤位置及损伤方向。
- 2025 Vol. 42(1): 119-125
| [摘要](57) | [PDF](47)- 基于增材制造的交叉簧片柔性铰链设计与分析
- 陈霖，陆秋阳，赵凯，岳义
- 柔性铰链作为柔性机构的关键部件，得到了国内外研究者的广泛关注，为探究增材制造技术应用在柔性铰链设计领域中的可行性，本文面向增材制造工艺设计了一种交叉簧片柔性铰链。首先，建立了交叉簧片柔性铰链的等效转动刚度模型。其次，选取了簧片厚度t、孔洞尺寸a、b以及交叉角度α，3个关键设计参数设计并采用激光选区熔化（SLM）技术制作了一组铰链实例，对其进行了理论分析，采用有限元仿真，搭建了视觉测试平台对铰链实例进行测试。结果表明：铰链刚度的理论值、仿真值和实验值具有较好的一致性，验证了模型的有效性。最后，采用在簧片与基体接触处设置圆角，以及非等厚度簧片的设计对柔性铰链结构进行了优化，提升了柔性铰链结构制造稳定性，并优化了铰链的传动性能。
- 2025 Vol. 42(1): 126-133
| [摘要](44) | [PDF](34)- 飞行器回转支撑机构的优化设计及增材制造
- 武凯洁，田昊东，程灵钰，张宇，李臣政，陆秋阳，赵凯
- 针对飞行器回转支撑机构的结构轻量化要求，考虑增材制造工艺约束，进行了优化设计和增材制造研究。结合零件功能对其结构划分设计域，对关键承力部分和壳体表面分别进行了拓扑优化设计和参数化设计；结合增材制造工艺的悬垂角度、最大最小尺寸等约束对模型进行修正，获得增材模型，并通过有限元仿真校核验证。通过增材制造打印并经过后处理获得了优化零件，实现减重21.74%，满足设计需求。
- 2025 Vol. 42(1): 134-140
| [摘要](65) | [PDF](41)- 基于机器视觉的运载火箭舱体铆接质量在线检测方法
- 袁桢棣，徐兴中，盛王鼎，成群林
- 针对运载火箭舱体自动铆接质量依靠人工目视、卡尺测量等检验方法存在检验效率低、工作强度大、错检漏检率高的突出问题，本文提出基于机器视觉系统的铆接质量在线检测方法，在舱体进行自动钻铆加工的同时实现对铆接质量的高效高质量检测。建立了铆钉数字图像到物理空间映射关系，通过基于透视变换的角度矫正算法获得高质量的铆钉镦头图像，利用镦头边缘及表面图像获得镦头关键尺寸与表面缺陷信息，实现铆接质量判定。工艺试验结果表明：该方法的平均检测速度达0.92 s/钉，可与铆接过程同步完成，大幅提升了铆接质量的检测质量和检测效率，对不合格铆钉的检出率为100%，检测准确率为99.8%，显著降低了错检漏检率。
- 2025 Vol. 42(1): 141-148
| [摘要](62) | [PDF](50)- 基于鲁棒主成分分析的运载火箭焊缝射线数字成像分类方法
- 王宁，刘晓，刘骁佳，危荃
- 运载火箭焊缝射线数字图像自动检测技术主要是对运载火箭焊缝射线数字图像进行分类，而实际生产过程中获取的图像数量庞大，对全部图像进行标注会浪费大量的人力和物力。针对先验的监督信息能够提高目标提取的精度，以及去除图片中的背景可以提高分类精度的问题，本文提出了基于鲁棒主成分分析（RPCA）的拉普拉斯特征映射（LE）正则化半监督目标特征提取算法（SSRLE）。SSRLE以RPCA为基础，在保证数据全局结构的基础上，通过加入自适应邻域图权重矩阵LE正则化保证数据的局部结构，并排除了经典LE算法中近邻值k的影响。在先验信息的作用下，该方法可以很好地分离目标与背景。利用目标数据与监督信息训练线性分类器，并结合与流形平滑假设实现对无标记数据的预测，从而达到较好的分类效果。最后，本文通过实验验证了所提出的算法的有效性，比较了不同半监督算法的分类效果，证明了本文所提方法优于其他方法。
- 2025 Vol. 42(1): 149-156
| [摘要](63) | [PDF](49)专业纵论- 感应式脉冲等离子体推力器高效能量沉积与转化技术研究综述
- 车碧轩，吴建军，冉媛媛，李小康，郭大伟，张宇
- 感应式脉冲等离子体推力器（IPPT）在未来空间核电推进等方向具有良好发展前景。本文围绕IPPT中的高效能量沉积与转化技术，从推力器基本工作原理、推力器性能优化理论、推力器磁场渗透特性研究3个层面开展文献综述研究。首先，按照历史脉络对各型IPPT的性能水平和技术特点进行了对比分析；其次，在此基础上，结合推力器性能差异，进一步总结了Lovberg准则、动态匹配理论和临界比能量原理等各类性能优化理论的作用、局限性和相互关系；最后，通过横向对比不同型号推力器中的磁场分布，明确了磁场渗透特性对于推力器能量沉积与转化的重要影响，并围绕磁场渗透特性在实验和数值仿真研究中所采用的主要方法、重要结论及局限性进行了讨论。
- 2025 Vol. 42(1): 157-168
| [摘要](49) | [PDF](41)- 引射工质对高温高超声速层/湍流边界流动的影响
- 吴心怡，张伦，张雨秋，江中正，吴昌聚，陈伟芳
- 高超声速飞行器面临剧烈气动热问题，对飞行器热防护构成威胁，通过质量引射的主动热防护技术能够有效地降低壁面的摩擦阻力和热流，成为热防护研究的热点。然而，不同工质引射对高温高超声速层/湍流边界层流动的影响规律及区别仍不十分明确，是主动热防护设计亟须解决的气动问题。因此，本文拟选取二维平板模型，采用剪切应力输运（SST）湍流模型，开展考虑质量引射的降热减阻数值模拟研究，分析了3种不同引射工质（水蒸汽、二氧化碳、热解气体）对高温高超声速层/湍流流动的影响。计算结果说明：热解气体引射条件下，层/湍流激波层速度和温度分布差异明显。与无引射相比，3种不同工质引射气体均有效降低了湍流边界层处的速度与温度梯度，进而降低了壁面的摩擦阻力和热流，并且相较于其他2种工质，热解气体引射降热减阻效果最为显著。研究结果还表明：3种引射工质均使得雷诺应力大幅度提升，加剧了湍流的脉动。
- 2025 Vol. 42(1): 169-179
| [摘要](47) | [PDF](42)- 飞行器自主集群时间校准算法
- 王龙飞，袁冉慧，韦邦国，杨雪榕
- 同步时间基准是集群协同控制的关键基础。针对无外部精确时钟源和内部通信时延导致的集群网络时间同步收敛精度和速度降低，提出一种结合运动模型和状态估计的时钟同步算法。该算法中构造符合时钟模型的线性回归模型，使用伪测量数据估计时钟补偿参数。在自主构建和维持的集群统一时间基准中，进一步利用一种基于两步加权融合的时间配准算法，实现对目标的异步测量数据融合。仿真结果表明：基于动模型和状态估计的时钟同步算法具有较快的收敛性和较高的时钟同步精度，可为后续数据融合提供统一时间基准，并且基于两步加权融合的时间配准算法相比于一步卡尔曼预测法精度更高。
- 2025 Vol. 42(1): 180-185
| [摘要](59) | [PDF](45)- 基于双视角协同聚类和特征谱的雷达辐射源分类
- 吴小丹，黄朝围，王剑，狄慧，谷晓鹰
- 针对现代认知电子侦察方法中雷达系统部署多个信号源和雷达对抗措施而产生的复杂电磁环境，严重限制了获取有效目标识别所需的先验信息程度问题。本文提出了一种基于雷达信号的双视角协同聚类方法对辐射源进行分类，特别应用于双视角的场景下。所提方法也是从双视角的场景下，让两个信号视角获得的聚类结果之间差异，通过线性判别分析迭代地执行无监督聚类、聚类标签转移和降维，使得辐射信号排序可以在非协同环境中进行。实验验证：所提方法可以充分利用基本信号特征与脉内特征之间的差异信息，提高基于聚类的辐射源分选的精度。因此，所提方法的排序能力具有较高的实际价值。
- 2025 Vol. 42(1): 186-196
| [摘要](48) | [PDF](44)
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