科研部门

新技术实验室

  ■ 研究领域     

  中小型燃气轮机的基础研究、关键技术研发、系统集成创新和工程产品研制。航空航天燃料高效清洁燃烧、微重力燃烧和VOC催化脱除技术研究。面向绿色能源的航改燃气轮机研发,多燃料低污染燃烧技术创新。动力装备先进制造技术领域、太阳能综合利用、辐射调控及热管理。 

  研究方向

  1.中小型燃气轮机研究与开发:中小型燃气轮机性能参数研究;多级轴流压气机气动特性研究;低污染燃烧室研究;滑动轴承特性研究;整机转子动力学研究;涡轮设计技术、控制系统设计技术、整机试验技术、新型动力系统开发技术。 

  2.高效清洁低碳燃烧反应动力学研究:微重力燃烧的碳烟生成与火焰合成特种材料研究;掺氢/氨燃气清洁高效燃烧关键技术研究;宽工况燃烧中间产物测量方法及计算方法研究;燃料改性与挥发性有机物等清洁燃烧调控机理。 

  3.航改型燃气轮机研发:5-10MW级航改燃气轮机整机设计和通流匹配,航空发动机陆用改造关键技术,航改燃整机及发电机组集成、试验、推广应用;燃气轮机多燃料、低污染燃烧技术研究;贫预混燃烧机理研究。 

  4.复合增材、超高温材料、低碳与智能的制造技术:材料-结构-功能一体化设计;低碳与智能制造技术;高端装备热管理技术;聚光太阳能综合利用、伪装隐身、热功能材料;仿造遮障伪装技术研发,背景特征仿造技术;开发纯氧化物气凝胶的真空冷冻干燥制备工艺,制备大块氧化物气凝胶及其复合材料。 

  人员组成  

  新技术实验室由4个科研团队构成,其中职工53人,正高级岗位人员6人,副高级岗位人员6人,中级岗位人员13人。在站博士后5人,在读研究生36人(其中外籍7人,联合培养9人)。 

  2023项目情况 

  2023年度在研项目44项,新争取项目22项,其中,国家级任务3项,院级任务2项,参与民机专项2项,智能检测专项1项,基础科研项目1项,国家杰出青年科学项目1项,国家自然科学基金国际(地区)合作交流项目1项,横向企业委托项目9项。结题并通过验收项目11项。 

  2023年工作进展与主要成果  

  中小型燃气轮机方面,开展16MW级燃气轮机的技术开发与研制,完成了16MW级燃气轮机各主要部套的设计工作,并根据研制计划先后完成了燃机本体、管路系统、试验大纲的评审。 

  燃烧化学方面,揭示了航油RP-3及胺类等低碳燃料的燃烧特性,分析了燃料结构的影响规律,建立了航空燃料燃烧化学分析方法;提出新型高效清洁燃料改性策略;研制了可用于空间站燃烧科学实验柜的单/多射流燃烧器及碳烟采样装置,装置已随TZ-6号上行至空间站并将于2024年开展空间站燃烧科学实验;搭建了氢氨旋流燃烧试验台;研制了燃烧积碳原位宽温区诊断仪,实现了多金属氧化物的可控制备及VOC的清洁脱除。 

    航改型燃气轮机方面,HAT燃气轮机完成8MW运行试验和空气加湿2%的整机试验,总体设计、燃烧室研制和整机运行操控均得到验证。 

  燃气轮机多燃料、低污染燃烧技术研究方面,完成氢氨混合燃料燃气轮机低污染燃烧室的方案设计和实验研究,结果表明在燃料含氨0%~80%的范围内实现了稳定、高效燃烧;完成纯氢低污染燃烧室在微燃机上的装机试验,实现纯氢点火、纯氢全工况运行,NOx排放低于25ppm@15% O2。

  热红外辐射调控方面,优化辐射调控涂层伪装性能,并改进其技术路径和手段,在建筑节能薄膜中成功应用,拓展该项技术应用领域,为实现产业化应用奠定基础。

  复合增材制造方面,搭建了可视化增材制造热管换热性能测试台;设计并增材成型热管点阵壁板;针对GCSS飞行器头锥、迎风面、背风面、前缘等强散热需求,提出了渐变微孔发汗结构,并成功增材成形;通过工艺优化,实现了无裂纹纯钨增材制造;开发了多种适用于增材制造的钨合金材料体系;成功成形了40mm*40mm具有复杂结构的聚变堆偏滤器钨部件。 

  高端装备热管理技术方面,研制数据中心风冷机架式服务器机柜微纳槽群全自然冷源冷却系统,并在中国电信京津冀大数据基地投入运行,通过了现场验收;针对工业母机“发热问题”,系统梳理工业母机热管理基础科学问题和底层共性关键技术;基于热管的长寿命刀/磨具技术,初步开展热管砂轮磨削GH4169试验,在不使用冷却液,只采用室温吹风的情况下,实现了超200℃降温。 

  微纳尺度传热研究方面,研究了三维碳笼热电材料Schwarzites在拉伸和压缩载荷下的力学性能、热电性能和能量吸收行为;研究了微结构在不同液膜厚度下的换热特性,最大热流密度(CHF)达到440.67W/cm²、换热系数(HTC)达到50W/cm²,为高热流密度电力电子器件的热管理提供了理论支持。

  高性能隔热材料方面,研制了隔热性能、力学性能等优于目前市面产品的氧化铝气凝胶。研制了纤维复合氧化铝气凝胶,不仅拥有极高的耐热温度,同时提升了力学性能。

  低碳与智能制造方面,开展航空航天典型件CAM软件开发工作;开展机械制造GPT软件—工业智脑预训练大模型系统研究,并交付完成基于知识图谱的数控车床装配系统一套;开展新一代特种涂料超临界CO2喷涂技术研究,搭建超临界二氧化碳系统,成功实现了飞机聚氨酯、环氧树脂底漆等类型涂料的超临界CO2喷涂。 

  本年度共发表学术论文70篇,其中43篇被SCI收录、8篇被EI收录,;出版Springer出版社英文专著一本;申请专利30项,获得18项专利和5项软著的授权。 

  负责人:马艾迪