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《航空制造技术》论文模板
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2023年 第66卷 22期
刊出日期：2023-11-15
封面文章
专稿
研究论文
本期目录
本期封面
本期电子刊
论坛——超声无损检测
 
       本期封面
1 本期封面
2023 Vol. 66 (22): 1- [摘要] ( 45 ) HTMLNew PDF (5074 KB)  ( 27 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2023 Vol. 66 (22): 1-114 [摘要] ( 30 ) HTMLNew PDF (19603 KB)  ( 79 )
       本期目录
6 本期目录
2023 Vol. 66 (22): 6-8 [摘要] ( 26 ) HTMLNew PDF (805 KB)  ( 14 )
       专稿
14 基于单脉冲超声方法的复合材料可视化检测与缺陷数字化评估
刘松平，刘菲菲，李治应，杨玉森，章清乐，李乐刚，史俊伟
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.014
复合材料在许多领域不断得到广泛应用，结构形式越来越复杂、尺寸越来越大，对复合材料制件的质量要求愈来愈高，因此，对无损检测的准确性和可靠性要求越来越高。通过先进超声可视化检测技术使复合材料内部缺陷和结构细节高精度地再现出来，非常有利于提高复合材料检测的准确性和可靠性，实现复合材料内部质量的定性定量数字化评估。本文提出了一种基于自主研发的单脉冲超声可视化技术的复合材料缺陷准确数字化评估方法，研究和应用结果表明，创建的单脉冲超声检测方法和复合材料缺陷数字化评估方法，可以显著提高复合材料可检性和检测分辨率，更有利于准确地揭示复合材料内部缺陷行为，实现复合材料内部质量的准确可视化检测与数字化评估，表面检测盲区和纵向分辨率达到单个铺层厚度（约0.125 mm），检出缺陷与设计值相似度接近1.0，可实现复合材料缺陷准确检测和数字化评估，已得到了实际检测应用。
2023 Vol. 66 (22): 14-21 [摘要] ( 51 ) HTMLNew PDF (1429 KB)  ( 201 )
       封面文章
22 工业机器人在航空制造领域的应用与发展趋势
陈仁祥，张雁峰，杨黎霞，余腾伟，冉孟宇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.022
工业机器人因其智能化优势受到航空制造领域高度关注，全球航空制造业迅猛发展使其拥有巨大市场潜力。工业机器人在汽车、3C 等领域已得到广泛应用，但因航空制造领域零部件种类繁多、生产批量小、工艺复杂、精度更高等特点对工业机器人性能提出了更高要求。根据航空制造业特点，分析工业机器人具有高精度、多功能、人机交互、快速编程、多机协作的关键技术需求。从复合材料零部件生产、结构件加工、柔性装配、表面喷涂、智能检测等方面分析和总结国内外航空制造领域工业机器人的应用现状，最后预测面向航空制造的工业机器人应向数字化、模块化、智能化方向发展。
2023 Vol. 66 (22): 22-32 [摘要] ( 73 ) HTMLNew PDF (19276 KB)  ( 154 )
       论坛——超声无损检测
36 复合材料蒙皮–加强筋接头缺陷单脉冲超声表征与评估
刘菲菲，刘松平，李治应，李乐刚，杨玉森，傅天航，常海峰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.036
蒙皮–加强筋接头是一种非常重要的碳纤维复合材料壁板结构连接形式，因蒙皮–加强筋接头几何外形、内部铺层、缺陷行为与取向等都很复杂，蒙皮– 加强筋接头区的缺陷表征、检测与评估一直是业内关注的技术难点和焦点。本文提出了一种利用单脉冲超声波在蒙皮–加强筋接头产生的反射行为的缺陷表征与评估新方法，试验结果表明，单脉冲超声波在复合材料蒙皮– 加强筋接头区产生的反射信号具有非常好的时域可分辨性，回波信号达到1 个脉冲周期时，表面检测盲区可以达到单个铺层厚度（约0.125 mm），可对分层、脱黏、胶接层、树脂层以及连接接头铺层变化等进行超声表征和评估，检出缺陷大小的最小偏差为0.0 mm，最大偏差为1.0 mm；检出分层深度定位偏差小于0.5 个复合材料预浸料铺层。从而为复合材料蒙皮– 加强筋接头提供了一种非常有效的超声表征与评估新方法，已经取得了很好的实际检测应用效果。
2023 Vol. 66 (22): 36-45 [摘要] ( 53 ) HTMLNew PDF (2717 KB)  ( 104 )
46 基于深度学习的TC4钛合金零件微小缺陷超声相控阵检测图像降噪方法研究
汪小凯，蒋秋月，关山月，华林
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.046
钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛用于航空航天等领域，针对其内部微小缺陷超声相控阵检测过程中存在信噪比低、易漏检等问题，提出一种基于深度学习的微小缺陷超声相控阵检测图像降噪方法。首先通过钛合金试块相控阵检测试验获得缺陷含噪原始图像，采用Mask RCNN模型训练并构建高噪– 低噪数据集，进而基于变分自编码器设计微小缺陷检测图像降噪模型，通过与传统滤波降噪、时频域降噪算法对比，证明所提出的算法可保留原始图像缺陷细节信息，与含噪原图对比，其峰值信噪比优化了11.35%，结构相似性提升154.17%。最后开展了某钛合金航空机匣环件超声相控阵检测试验，采用所提方法对环件内部f 0.2 mm平底孔缺陷检测图像进行降噪处理，有效降低了散射噪声对微小缺陷检测的影响，同时也证明所提降噪算法具有良好的泛化性能。
2023 Vol. 66 (22): 46-52 [摘要] ( 41 ) HTMLNew PDF (21901 KB)  ( 24 )
53 薄型层压复合材料的大视场激光超声检测研究
曾吕明，龙柏年，廖为圣，程中文，纪轩荣
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.053
层压复合材料由两层或多层同种或异种材料叠压形成，因其优异的力学性能被广泛应用于航空、航天和航海等领域。然而在生产和使用阶段，层间易产生脱黏和分层等缺陷，极大影响构件的稳定性。目前，常用的接触式超声检测法存在盲区大、视场小、伪影多、需水耦合等局限性。结合激光超声与空耦超声的优点，搭建一套由八阵元250 kHz空耦超声换能器组成的非接触激光超声检测系统，对厚度分别为0.8 mm金属–碳纤维和0.3 mm金属– 金属的薄型层压复合材料进行检测。系统不仅能清晰显示出样品内部的多个脱黏缺陷，还成功识别出由黏结层的压痕和气泡形成的微空洞缺陷，成像视场和信噪比分别高达220 mm和35 dB，并在与高频相控阵检测和X射线检测对比中展现出优异的成像对比度、分辨率和灵敏度。试验结果表明，开发的大视场空耦激光超声检测系统在大尺寸层压复合材料方面具有广阔的应用前景。
2023 Vol. 66 (22): 53-59 [摘要] ( 35 ) HTMLNew PDF (6754 KB)  ( 82 )
60 复合材料R区超声相控阵检测声场仿真试验研究
王松，王铮，席欢
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.060
采用常规超声检测方法进行树脂基复合材料R区结构内部缺陷检测，存在由于入射声束不能与被检测R区圆弧表面垂直而导致的检测灵敏度降低，难以实现R区整体弧度的全覆盖检测，以及不能对缺陷沿R区圆弧方向的尺寸进行评定等一系列问题。为解决上述问题，采用超声相控阵方法对R区结构进行检测，研究了相控阵检测时R区不同方向截面的声场分布规律，分析了虚拟阵元晶片数目对检测声场的影响。通过研究发现，虚拟阵元晶片数目会影响声场分布，晶片数目越多，声场分布强弱差异越大，最大声场强度越强且位置越靠近表面，6 dB声束宽度越大；聚焦检测方式下的最大声场强度普遍高于非聚焦检测方式，6 dB声束宽度小于非聚焦声场；弧形阵列不同角度虚拟探头产生声场分布基本一致，中心组晶片的最大声场强度最大。经试验验证，采用超声相控阵方法，利用圆弧阵列探头，合理设置检测参数，可以有效检出R区不同角度、不同埋深、孔径约3 mm的平底孔人工缺陷。
2023 Vol. 66 (22): 60-68 [摘要] ( 44 ) HTMLNew PDF (13020 KB)  ( 11 )
69 飞机蒙皮缺陷自动化检测研究进展
周雨轩， 周文彬，李小丽，陈新波，周正干
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.069
飞机蒙皮作为飞机外部主要的维形构件，具有承担载荷、保持其气动性能的作用。与传统的仅依靠目视蒙皮缺陷检测方法相比，使用自动化超声检测内部缺陷及基于机器视觉的外部缺陷检测方法具有检测效率高、自动化程度高、检测结果一致性强等显著优势。根据飞机蒙皮缺陷自动化检测研究进展，介绍了飞机蒙皮的典型缺陷类型，分别综述了自动化超声无损检测技术和机器视觉图像处理技术在蒙皮缺陷检测中的应用，总结了蒙皮缺陷检测领域目前存在的问题与技术难点，展望了飞机蒙皮自动检测领域未来的发展趋势。
2023 Vol. 66 (22): 69-77 [摘要] ( 73 ) HTMLNew PDF (20896 KB)  ( 93 )
       研究论文
78 基于多孔特征约束的舱段对接姿态识别方法
谭宏泽，李志杰，季薇，于博，王怀明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.078
为实现航天器舱段自动对接中多装配孔与舱段轴线同时匹配协调，提出基于多装配孔特征约束的大型舱段对接姿态辨识方法。首先通过双目视觉测量系统采集舱段对接端面上的装配孔图像，经去噪、边缘检测、弧段匹配、拟合椭圆和去重等一系列图像处理后再经基于Topsis椭圆评估去伪，获得装配孔的二维信息。然后，建立双目椭圆锥面模型，解算装配孔的姿态方向；再以多装配孔姿态匹配最优为目标，基于投影寻踪原理建立以投影向量模长最大为目标函数的最优数学模型，利用遗传算法对模型进行求解，得到舱段对接的最优姿态向量。最后，通过与理论姿态进行比较来验证该方法的有效性，并在实验台对该方法的精度进行测试。试验结果表明，舱段实际偏转姿态角和解算的姿态角相对误差为1.92%，满足舱段姿态测量的需求。
2023 Vol. 66 (22): 78-86 [摘要] ( 37 ) HTMLNew PDF (2390 KB)  ( 153 )
87 复合材料/ 钛合金胶接强度影响因素研究
苏震宇，孙煜
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.087
立足于复合材料与钛合金胶接，从钛合金表面处理方式、胶层厚度等方面着手，对不同因素下复合材料结构/钛合金胶接胶层内部质量和胶接强度进行了研究。结果表明，不同工艺条件下复合材料/ 钛合金胶接试验件胶层内部质量均完好，但层合结构复合材料与钛合金胶接强度均高于编织结构复合材料；钛合金表面酸洗和喷砂处理较打磨处理更有助于复合材料结构/ 钛合金胶接，使用表面预处理剂处理钛合金胶接面可以显著提高胶接强度；胶层厚度对复合材料结构/ 钛合金胶接强度有较大影响。
2023 Vol. 66 (22): 87-91,105 [摘要] ( 48 ) HTMLNew PDF (1671 KB)  ( 161 )
92 T型长桁加筋壁板胶层厚度的影响因素研究
闫超，林德志，刘钧天，刘婉玥，吕芳萱
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.092
胶层厚度对加筋壁板胶接强度至关重要。以四筋T型长桁加筋壁板为对象，采用三坐标机测量了T型长桁的回弹变形，对壁板进行胶接面剖切观察并测量了胶层厚度，研究了T型长桁回弹变形、缘条宽度和缘条边缘倒角对加筋壁板胶层厚度的影响。同时，采用有限元软件ABAQUS 对T型长桁回弹变形和缘条受压变形进行了仿真计算。结果表明，本试验中的T 型长桁的回弹变形约0.4°~0.5°，回弹变形对胶层厚度具有明显影响。当缘条宽度22 mm时，长桁边缘到长桁腹板胶层厚度呈现由厚再到薄的变化趋势；当缘条宽度73 mm时，长桁边缘到长桁腹板胶层厚度呈现由薄到厚再到薄的变化趋势。长桁边缘倒角可以有效地改善长桁边缘附近的胶层厚度，避免该位置由于蒙皮褶皱导致的胶层厚度突变，进而提高胶接质量。在实际零件研制过程中，可以从以上几个方面进行控制，改善胶层厚度，保证零件胶接强度。
2023 Vol. 66 (22): 92-98 [摘要] ( 35 ) HTMLNew PDF (5986 KB)  ( 182 )
99 聚丙烯自增强复合材料力学性能的温度效应研究
王安威，潘利剑，刘佳， 张舒,吴佳木，岳广全，戎笑远
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.099
聚丙烯自增强复合材料（All-PP）的增强体和基体为同一种聚合物聚丙烯，其力学性能对温度极为敏感，研究其力学性能的温度效应对该材料的使用和热冲压成型具有重要的指导意义。本文采用差示扫描量热仪（DSC）表征了All-PP材料的热性能，测试了– 40~120 ℃范围内All-PP材料力学性能，并利用扫描电子显微镜（SEM）表征了不同温度条件下材料破坏界面，对其温度效应进行了综合分析。结果表明，All-PP的玻璃化转变温度（Tg）为–11.5 ℃，拉伸强度随着温度的上升呈现出先增后减的趋势，在–20 ℃时达最大值118.5 MPa，低于该温度时发生界面脱黏，导致拉伸强度下降；断裂伸长率随温度的上升而增大；玻璃态时弹性模量始终维持在4.86 GPa左右，几乎不受温度影响，温度提升至– 10 ℃时弹性模量开始随着温度上升而减小；弯曲模量随温度的升高而降低，在–10 ℃时降幅突增；层间剪切强度在20~120 ℃温度范围内呈线性下降，但在低温环境（– 40~0 ℃）下受温度影响不大；微观形貌显示随着温度的上升，剪切破坏模式由界面脱黏转变为以基体破坏为主。
2023 Vol. 66 (22): 99-105 [摘要] ( 48 ) HTMLNew PDF (2341 KB)  ( 48 )
106 航空发动机转子螺栓连接工艺评估与修正策略研究
欧阳蔚瑾，吴钊林，赵兵
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.22.106
为提高航空发动机转子螺栓连接预紧力控制效果，提出一种基于试验数据的扭矩法加载目标扭矩修正方法。结合航空发动机螺栓多次装调工艺特性，设置装配工艺差异条件，并设计了3 种扭矩修正策略，基于所搭建的法兰连接盘模拟件开展了试验研究。对各种加载策略下所得螺栓预紧力的离散度与距目标预紧力的偏离程度进行了分析评估，给出了不同工艺条件下各种扭矩修正策略对转子螺栓预紧力控制能力的改进效果。针对航空发动机转子螺栓拧紧需求，应考虑润滑条件和拧紧次数的差异，以改进目标预紧力，采用自锁力矩变化、拧紧次数相关的目标扭矩修正策略，定期标定目标扭矩，并尽量避免无润滑情况。
2023 Vol. 66 (22): 106-113 [摘要] ( 44 ) HTMLNew PDF (9022 KB)  ( 36 )
  编辑部公告
22 《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录（2023版）》
22 《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
22 《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
22 《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告（2023）来源期刊
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
22 “编读往来”栏目邀您建言献策
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主管：中国航空工业集团有限公司
主办：中国航空制造技术研究院
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邮编：100024
电话：010-85703109/3877-291
在线投稿:http://www.amte.net.cn
国际标准刊号：ISSN1671-833X
国内统一刊号：CN11-4387/V
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