航空熱防護的案例
重復熱處理及防護層對CrNiMoV鋼鍛件組織性能的影響
檢測結果見表2，未噴涂區域的氧化皮厚度平均值為0.226mm，噴涂區域氧化皮厚度平均值為0.068mm，可見噴涂防護劑可以明顯減小鍛件表面氧化皮的厚度。
表2 熱處理前后典型位置厚度尺寸檢測結果 單位：mm
圖3 造型對比情況
圖4 縱剖面5個檢測位置
重復熱處理前噴涂防護劑對鍛件近表面脫碳層的影響
CrNiMoV鋼類鍛件熱加工過程中表面產生肉眼可見的氧化皮，由于氧化反應在鍛件近表面還會形成一層脫碳層，脫碳層的組織與鍛件本體的組織有差異。鍛件表面噴涂的防護劑具有防氧化的作用，為了定量分析防護層的防氧化作用，在重復熱處理后的鍛件噴涂和未噴涂區域分別切取1個試樣，檢測脫碳層的厚度。取樣示意圖見圖5，其中1#試樣位于噴涂區域，2#試樣位于未噴涂區域。采用金相法對試樣軸向表面和徑向表面脫碳層進行檢測，檢測結果見圖6，脫碳層厚度最大值為0.71mm，檢測結果顯示軸向表面脫碳層最大厚度比徑向表面脫碳層最大厚度大0.19mm，未噴涂區域的脫碳層最大厚度比噴涂區域的大0.2mm。
圖5 脫碳層厚度檢測取樣示意圖
圖6 脫碳層厚度檢測結果
試驗結果表明：噴涂防護層的區域脫碳層厚度小于未噴涂的區域，防護劑有一定的防氧化能力。綜合考慮氧化皮和脫碳層厚度，噴涂防護劑的區域氧化深度比未噴涂區域小0.3mm，另外未噴涂區域的輪緣發生了軸向翹曲，翹曲變形值為1.36mm，噴涂區域輪緣翹曲變形量為0.27mm。因此未噴涂鍛件的余量需不小于2.45mm，噴涂防護劑的鍛件余量需不小于1.01mm。
展開 i防護熱i和古鱷同日法國入戶突然
i防護熱i和古鱷同日法國入戶突然
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展開 如何看待熱失控防護措施的迭代？
▲圖1.沃爾沃設計的電池系統
Part 1 熱失控防護技術迭代
中國是最強調熱失控防護技術的國家，核心還是中國的企業特別多，應用領域也很分散，所以這個領域其實國內是走在世界前列的（燒的多了，自然也就成為一個顯性問題需要大家來克服）。
我的理解：
第一代熱失控防護方案：
對圓柱來說最簡單，特斯拉的設計結構是最為典型的，方形的難度更大已突破，軟包的實現難度難度最高。三種電池技術，都是圍繞加強隔熱，加快散熱為主要技術手段。通過單體釋放能量、單位散熱能力、周邊電芯隔熱能力等多維度定量分析。
?圓柱電池
這種設計的原則是通過一定的空間進行隔離，然后通過填充隔熱材料來充分把電芯熱失控條件下的熱量隔開。在熱失控傳播條件下，這種材料阻隔單個5Ah以上電芯散發出來的能量。
▲圖2.典型的21700圓柱熱隔絕的示意圖
在4680的時代，整個設計邏輯也是相似的，只不過按照調研的情況，電芯的開閥方向和我們之前理解的不一樣，是往下噴射，并且采用了隔熱材料防止用戶感知到會恐慌。CTC時代腳底下就是一層電池，所以需要隔熱材料進行防護。
▲圖3.電芯之間的空隙成了核心關鍵了
?方殼設計
其實每家的設計都是趨同的，分為電芯層面的隔絕、電連接的隔絕。
▲圖4.方殼模組熱設計示意圖
這一波使得做材料的廠家特別開心，如下圖所示，以3M為例，圍繞這套熱隔絕技術形成了一系列的譜系，你按著材料標號選就可以了。
后續類似杜邦、陶氏、BASF都可以玩得起來，我個人覺得這種堆材料解決問題的辦法增加的成本太多，和當前需要和特斯拉PK成本的，加這么多材料是按照千來算的。
展開 KEXCELLED 3D打印PEEK用于小行星探測器返回艙熱防護系統
3D打印材料廠商KEXCELLED參與了“小型空間樣品返回艙熱防護系統”項目。此系統用于近地軌道科學樣品或小行星采樣返回任務，起到保護返回艙在再入地球的過程中安全著陸作用。創新采用3D打印PEEK結構件，同時作為結構材料和熱燒蝕材料用于20kg級小型返回艙結構。滿足空間使用溫度、真空環境材料脫氣要求，并且能夠經受最大熱流100 W/cm2的苛刻考驗。
“小型空間樣品返回艙熱防護系統”利用PEEK 3D打印技術成本降低了70%，制造時間縮短了90%。采用的高層間結合力PEEK 3D打印線材，層間結合力最高能夠達到水平方向的88%，XY軸拉伸強度達到96MPa，Z軸方向拉伸強度最高達到85MPa。不僅能夠滿足航空航天結構件的要求，在骨科醫療、汽車、消費電子和5G領域也具備廣闊應用市場。
小天體探測任務對于中國的航天意義重大，對于3D打印行業來說，采用3D打印技術來制造返回艙的關鍵部件，既困難，又具有偉大的意義。這將證明國產的3D打印設備和材料，不僅在原型制造上面有相對優勢，在要求最高的航空航天領域的應用也并不落后。
今年的TCT展會，KEXCELLED將在現場展示返回艙的全尺寸工程樣件。
據悉中國的首顆小行星探測器計劃2022年5月在西昌發射。屆時搭載著3D打印返回艙的探測器將展開遙遠的太空之旅，踏足人類從未到過的空間，著陸小行星采集樣本并返回地球。預祝發射圓滿成功，“中國航天的征途是星辰大海”，人類對浩瀚宇宙地探索永不停滯，加油中國航天。
展開 
用于極端環境下的熱防護材料——仿貝殼納米復合氣凝膠
來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
極端環境（如深空和深海）對氣凝膠材料的熱防護性能提出了更高要求：一方面，氣凝膠需兼具超低熱導率（< 20 mW m
-1K
-1）和優異力學性能（高剛性、高柔性、超彈性等）；另一方面，需突破低成本和易規模化的氣凝膠制備技術，也讓原本艱巨的任務變得更加困難。
02
成果掠影
近日，東華大學朱美芳院士團隊設計并構筑了“多孔磚和纖維”結構的仿貝殼納米復合氣凝膠（SCQs），通過在層狀纖維素納米纖維凝膠網絡中原位生長介孔無機礦物來實現。基于跨維度、跨尺度的結構適配工作原理，該有機無機納米復合SCQs在環境壓力干燥過程中具有快速結構回復能力，為氣凝膠材料的低成本規模化制備奠定基礎。制備得到的納米復合氣凝膠具有優異的抗壓性能，可以承受成人的壓力而不變形，即使在更大的應力下（1.6噸汽車碾壓），依然能夠恢復其原始形狀，同時具有優異的彎曲柔性以適應各種防護表面；另一方面，該氣凝膠具有優異的絕熱性能，熱導率值低至17.4 mW m-1 K-1，遠低于理想的絕熱體-靜止的空氣，與目前航天用隔熱材料-多層隔熱氈相比，不僅具有更優異的耐熱性能，而且在一個大氣壓或稀薄氣壓環境均具有更優異的隔熱性能。多方面綜合優勢使這一氣凝膠材料在航空航天、國防軍工以及智能電子熱防護領域具有極大的應用前景。
展開 新能源電池包熱應力防護如何筑牢安全防線？
Ansys熱應力分析可使電池包散熱板開裂風險降低30%、熱失控預警時間提前8分鐘，構建全周期安全防護體系，技術鄰依托資深師資團隊打造的定制培訓，能讓企業工程師快速掌握這套核心防護技術。
新能源汽車電池包的熱應力安全問題，是制約行業發展的關鍵瓶頸。電池包在充放電、高溫環境及熱失控初期均會產生顯著熱應力，若管控不當，極易引發殼體破裂、電芯擠壓短路等嚴重安全隱患。技術鄰服務20+新能源頭部企業的實戰經驗顯示，電池包熱應力相關故障中，正常工況下的散熱板開裂占比23%，熱失控初期的殼體破裂占比35%，而Ansys熱應力分析可針對性構建全周期防護體系。更重要的是，技術鄰通過定制培訓，將這套前沿技術轉化為工程師的實操能力，其師資力量堪稱行業標桿——講師團隊均具備10年以上Ansys仿真經驗，且持有Ansys官方認證資質，深度參與過電池包熱安全項目，能精準對接企業實際需求。
在正常工況的熱應力管控中，快充場景的熱堆積問題尤為突出。電池包快充時，電芯因焦耳熱溫度從25℃快速升至50-60℃，鋼質散熱板與鋁合金電芯的熱膨脹系數差異達1.8倍，極易引發接觸熱應力，形成“熱應力升高-散熱失效-溫度驟升”的惡性循環。Ansys通過兩大核心手段破解這一難題：一是材質匹配驗證，通過仿真對比鋼質、鋁合金、鎂合金三種散熱板材質的應力分布，最終選定鋁合金材質，使接觸應力從180MPa降至117MPa；二是整體應力優化，在殼體螺栓處增加硅膠緩沖墊片，將局部應力降低30%，徹底避免殼體變形開裂。同時，Ansys可精準模擬不同充放電倍率下的熱應力變化，1C倍率充電時熱應力值為90MPa，2C快充時增至150MPa，為液冷系統調控提供精準數據支撐。這些實操技巧，正是技術鄰培訓的核心內容，講師會以企業真實電池包模型為案例，手把手指導學員完成材質選型、應力優化的全流程仿真操作。
展開 ABAQUS三維功能梯度多孔結構材料FGM軸壓模擬
該研究對航空熱防護及生物醫用仿生植入體等功能化結構具有重要價值。本案例介紹在ABAQUS內建立三維梯度功能材料多孔結構模型，并對梯度結構模型進行軸心受壓力學仿真模擬。
三維梯度孔隙結構模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型建立完成后將梯度孔基體部分導出為iges格式。
將梯度多孔結構模型以部件的形式導入到ABAQUS內。
對模型設置材料屬性，這里采用EasyCDP插件快速生成C20混凝土塑性損傷材料模型并指派給部件。
設置軸心受壓載荷工況，將模型一端固定，另一端指定位移。
對模型劃分網格。
創建并提交作業，查看模擬結果。
強度丨南航：航空發動機和燃氣輪機熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預測方法研究進展
艦載機航空發動機和燃氣輪機熱端部件在服役過程中的環境條件異常苛刻，除發動機/燃氣輪機熱端零部件所承受的高溫、高壓、高轉速等載荷環境外，還承受海洋高鹽霧、高濕度等腐蝕環境的影響。渦輪轉子部件是艦載機航空發動機/燃氣輪機中服役環境最惡劣的部件，不僅要在高溫（600～1300℃）條件下承受巨大的交變載荷，高溫燃氣和海洋大氣中的熱腐蝕也會加劇其損傷程度，渦輪轉子部件因此成為故障率最高的工作部件之一。
如圖1所示，渦輪葉片因在燃氣-海洋大氣耦合環境中，在高溫、高轉速載荷下發生的熱腐蝕-疲勞失效[1,2,3,4,5,6]。相比于單一機械載荷作用下的疲勞失效，航空發動機和燃氣輪機熱端部件熱腐蝕-疲勞失效機理更為復雜，對熱腐蝕-疲勞壽命預測難度更大。目前，國內外對航空發動機和燃氣輪機熱端部件熱腐蝕-疲勞失效機理有了初步的認識，針對熱端部件材料開展了熱腐蝕機理研究、熱腐蝕-疲勞失效機理研究以及熱腐蝕-疲勞壽命預測，并取得了初步的成果。本文針對過去20年在航空發動機和燃機輪機熱端部件熱腐蝕-疲勞的研究進展進行梳理和總結歸納，以期促進燃氣-海洋環境耦合作用下航空發動機和燃氣輪機熱端部件結構完整性評定方法的發展，提高航空發動機和燃氣輪機的安全性和可靠性。
展開 航空發動機整機流固熱耦合仿真
隨著計算流體力學的發展以及計算性能的提升，對航空發動機整機仿真成為了可能，本教程對KJ66航空發動機進行整機仿真，整機仿真結合氣動、傳熱、燃燒、多相流、固體應力，將航空發動機從冷態計算至熱態，即仿真始于冷態，終于熱態。
KJ66航空發動機幾何模型如圖，對航空發動機氣熱彈耦合仿真，計算采用穩態，氣動的計算采用求解粘性N-S方程的方法，燃油的噴射計算采用拉格朗日多相流，燃燒的計算采用有限速率的渦耗散模型，流體與結構的相互作用(FSI)采用雙向耦合的方式。
流體結構相互作用 (FSI)是指一種耦合的表面問題，其中流體模型的狀態取決于結構模型的狀態，反之亦然。這種相互關系可以是對稱或非對稱的。非對稱問題通常指單向耦合問題，表示其中一個模型是獨立的，另一個模型則具有關聯性。
流體結構相互作用(FSI)耦合交界面處的對應流體和固體移動時運動學特性（位置、速度和加速度）相同，受到的力也相同。
從流體傳遞到固體的信息是流體拉力，它由流體壓力和壁面剪切應力組成的。此傳遞發生在耦合壁面邊界流體-結構交界面）上。
從固體傳遞到流體的信息是固體的變形，尤其是流體-結構交界面的變形。
一般情況下，FSI模擬在運動學和力方面保持一致，稱為雙向耦合，在STAR-CCM+中，雙向耦合FSI問題是指從流體到固體和從固體到流體的交換的綜合采用并行求解方法。
進行航空發動機整機氣熱彈耦合仿真的STAR-CCM+版本為STAR-CCM+ 2206.
將航空發動機整機從冷態模型計算至熱態模型后發動機伸長約1mm。
詳細計算結果如下：
速度
溫度
溫度
位移
固體應力
文章來源：STAR CCM仿真學堂
展開 案例分享 | 為復雜的航空電子設備提供高級熱仿真
William Villers
Mr.William Villers是航空航天和國防工業屆有著25年經驗的資深人士，擁有法國馬賽地中海技術學院機械工程學博士學位（博士學位）。 他的專長是航空電子系統和底盤方面的結構動力學、沖擊、振動、流體動力學和機械系統的熱分析。Mr.Villers在歐洲和美國的主要工作的公司，包括Eurocopter，Aerospatiale和EDS，在工程和工程管理領域擁有不斷發展和成功的職業生涯。在職業生涯中，他一直參與并指導一些著名的航空航天和國防計劃的工程項目，其中包括NH90，Ariane 5，JPL MER＆MSL和JSF等。 作為TEN TECH LLC的執行合伙人，經常需要他的工程知識和專業經驗，來擔任課題專家的代表。
展開 高性能熱塑性復合材料在航空發動機短艙上的應用
樹脂基復合材料以其輕質高強、抗疲勞、耐腐蝕等一系列性能優勢，逐漸發展成為航空結構不可或缺的材料體系。按照基體樹脂的種類，可以將樹脂基復合材料分為熱固性和熱塑性兩大類。由于熱塑性復合材料預浸料制備及成型加工困難大，限制了其在飛機及發動機結構的廣泛應用。以往針對熱固性復合材料的研究較多，應用也較為成熟。然而熱固性復合材料的韌性不足，受低速沖擊載荷存在敏感的分層問題，限制了其在航空結構上的進一步應用。
熱塑性樹脂由于本身的凝聚態結構賦予其高韌性，使其復合材料相對傳統的熱固性復合材料具有更為優異的性能，以及廣闊的應用前景。除性能要求外，國內外對于航空業的環保性提出了更高的要求，歐盟據此提出了針對性的大型科研計劃——“清潔天空（Clean Sky）”計劃，目的在于通過降低能耗和噪聲污染，減小航空運輸對環境的影響。由于熱塑性復合材料的成型過程中不發生化學反應，因此具有可回收再利用的獨特優勢，在提升性能的同時，對環境友好。同時，其預浸料可在常溫下無限期儲存，成型效率高，能夠有效降低制造成本。
由
于
以上優勢，熱塑性復合材料已在大型民航飛機、直升機等航空領域取得廣泛應用。如空客 A350 飛機機身卡箍采用 TenCate 公司的碳纖維織物增強 PPS熱塑性復合材料制造，如圖 1 所示；空客 H–160 直升機采用碳纖維增強 PEEK 熱塑性復合材料代替原鈦合金材料制造旋翼槳轂中央件，在降低制造成本、減輕重量的同時，提高了結構損傷容限及可維護性，標志著熱塑性復合材料在直升機主承力結構上的成功應用，如圖 2所示。
展開 
熱仿真在航空器電子設備高空散熱方面的應用
（轉）
熱仿真幫助航空器電子設備在50,000英尺的高空實現散熱
Hybricon Inc.的高級工程師Michael Palis接受了來自一個國防部門的客戶的挑戰，該客戶要求其幫助他們對一個功率散耗約200瓦的ATR機箱進行散熱，使該設備能夠在50,000英尺的高空運行。Palis使用熱仿真評估了一系列的設計方案，重點關注散熱片的設計和風扇在高空中的性能。仿真幫助確定了幾種可以達到客戶的苛刻要求的備選設計方案。基于Palis的推薦，國防客戶建立了系統，性能幾乎與仿真預測結果完全一致。
幾十年前ATR系統的功率散耗通常為50至60瓦，而今則高達200瓦，這極大的增加了熱管理挑戰的難度。這樣的難度系數在高空條件下更大。50,000英尺高空的空氣密度僅相當于海平面空氣密度的1/8，意味著如果在這樣的高空對設備散熱，要達到與海平面條件下同樣的散熱效果，就必須將空氣的體積流量乘以系數8。
“我們采用了各種方法來應對這些挑戰，包括手算和流體仿真建模。不過到目前為止最有效的還是Flotherm，就是我們的熱仿真工具。”Hybricon Inc.的高級仿真工程師Michael Palis 說，“Flotherm為我們設計的全過程提供了詳盡的壓力、溫度及氣流的圖形信息分析，使我們能深切的知道該如何改進設計。”
Palis利用Flotherm的參數化設計功能幫助優化散熱片設計。他通過設定軟件來變換風扇的數量和厚度。隨后Flotherm軟件在設定的變化范圍內自動進行優化設計，全面仿真機箱內的流體速度和溫度。結果表明當風扇數量為21個時設計達到最優化。
仿真結果顯示優化的散熱片設計能夠符合35,000英尺高空的溫度要求，但達不到50,000英尺高空的要求。Palis將這一結果告訴客戶。
展開 航空航天與汽車領域熱塑性復合材料聯盟在德國組建
航空航天與汽車領域熱塑性復合材料聯盟在德國組建。索爾維（Solvay）、德國飛機零配件制造商Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統（Faurecia Clean Mobility）公司于8月2日宣布組成IRG CosiMo（可持續流動性復合材料）聯盟，該聯盟是復合材料行業第一個由私企財團組建的研究性聯盟，專注于航空航天和汽車市場熱塑性復合材料大規模生產所需的材料和工藝技術的開發。
通過為期3年的協議，索爾維、Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統公司將結合三方的專業知識、能力和資源，為可持續性移動領域提供解決方案。綜合利用材料資源、調整工業化節奏和加速汽車和航空航天領域產業升級是該聯盟的工作重點。
與此同時，Premium AEROTEC和佛吉亞綠動智行系統公司也是即將在德國巴伐利亞自由州啟動的“Campus Carbon 4.0計劃”項目聯盟（簡稱CC4.0 CosiMo）的參與單位。該項目由公共贊助，旨在開發新的材料和工藝，用于將己內酰胺原位聚合成PA6，大批量應用在汽車領域。
本次組建IRG CosiMo聯盟是CC4.0 CosiMo聯盟的延伸，目標是更廣泛的熱塑性材料和工藝研發。作為IRG CosiMo的合作伙伴，奧格斯堡紡織技術研究所（ITA Augsburg）將進行該聯盟的工作主持和項目管理，協調科研計劃，及加工帶狀和網格狀熱塑性復合材料的設備運作。
玻纖https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2645
展開 航空航天與汽車領域熱塑性復合材料聯盟在德國組建
航空航天與汽車領域熱塑性復合材料聯盟在德國組建。索爾維（Solvay）、德國飛機零配件制造商Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統（Faurecia Clean Mobility）公司于8月2日宣布組成IRG CosiMo（可持續流動性復合材料）聯盟，該聯盟是復合材料行業第一個由私企財團組建的研究性聯盟，專注于航空航天和汽車市場熱塑性復合材料大規模生產所需的材料和工藝技術的開發。
通過為期3年的協議，索爾維、Premium AEROTEC與佛吉亞綠動智行系統公司將結合三方的專業知識、能力和資源，為可持續性移動領域提供解決方案。綜合利用材料資源、調整工業化節奏和加速汽車和航空航天領域產業升級是該聯盟的工作重點。
與此同時，Premium AEROTEC和佛吉亞綠動智行系統公司也是即將在德國巴伐利亞自由州啟動的“Campus Carbon 4.0計劃”項目聯盟（簡稱CC4.0 CosiMo）的參與單位。該項目由公共贊助，旨在開發新的材料和工藝，用于將己內酰胺原位聚合成PA6，大批量應用在汽車領域。
本次組建IRG CosiMo聯盟是CC4.0 CosiMo聯盟的延伸，目標是更廣泛的熱塑性材料和工藝研發。作為IRG CosiMo的合作伙伴，奧格斯堡紡織技術研究所（ITA Augsburg）將進行該聯盟的工作主持和項目管理，協調科研計劃，及加工帶狀和網格狀熱塑性復合材料的設備運作。
展開 案例分享 | Cradle CFD為復雜航空電子設備提供高級熱仿真
關于TENTECH LLC
TENTECH LLC是一家經過ITAR（國際武器貿易條例）注冊的機械工程咨詢公司，總部位于加利福尼亞州洛杉磯，在馬薩諸塞州比勒里卡提供機械設計、分析和測試服務，重點是航空航天和國防、科技電子和可再生能源的應用。
TEN TECH的機械設計部門專門從事消費級和加固型機電包裝、電磁干擾硬化和塑料零件設計。其機械分析部門在結構動力學、CFD（計算流體動力學）、熱分析、振動聲學和氣動彈性方面提供專業知識，而物理測試部門則提供沖擊和振動、熱、聲學、鹽/霧、濕度和氣流測試服務。自2011年以來，TEN TECH一直是Software Cradle的高級用戶之一。
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