摘要 混合增材制造 (Hybrid-AM) 描述了多操作或多功能的增材制造系统。在工业中,混合增材制造的应用趋势日益增长,这带来了改进制造新零件或混合零件的新方法的挑战。混合增材制造无需任何组装操作即可生产功能齐全的组件。在本研究中,混合增材制造系统意味着要设计一个物体,该物体部分由预制或现成的零件制成,并通过电弧增材制造 (WAAM) 工艺添加。为此,设计并构建了一个使用脉冲 TIG-Wire-Arc 技术的混合增材制造原型系统。构建的成型金属沉积 (SMD) 系统在 x、y 和 z 轴上有三个驱动器和一个额外的旋转驱动器(第四轴)。使用混合增材制造机器,可以将线状材料沉积在现有的原始轮廓上,即棒、管、轮廓或任何 3D 表面上,从而缩短生产时间。通过这种方式,可以将螺旋形特征或扭曲的叶片形状添加到圆柱形零件上。在本研究中,使用开发的混合 AM 原型机将不锈钢螺旋桨叶片沉积在管道上。使用非平面刀具路径沉积后续层,并使用 4 轴 CNC 加工完成螺旋桨叶片的表面。
1.引言 有翅膀的鸟类和昆虫天生就具有良好的飞行性能[1-4] 。飞行器类型有固定翼、旋翼和扑翼。与固定翼和旋翼机飞行相比,仿生扑翼飞机具有独特的优势,如能原地或狭小场地停留、操纵性优异、悬停飞行性能好、飞行成本低等。飞机兼具升力、悬停、推动功能,扑翼系统[5] 。小型扑翼机器人因便携性、操作性、灵活性、隐蔽性好、制造成本低等特点,在军事和民用领域有着广泛的应用前景[6-7] 。正是由于其在各个领域具有很大的适用性,许多国家都将其视为重点研究对象[8] 。由加州理工学院和AeroVironment公司联合研制的Microbat是最早的电动微型扑翼飞机[9] 。第四架原型机的巡航时间为 22 分 45 秒。Microbat 的翼展只有 23 厘米,重量只有 14 克,扑翼频率约为 20Hz,可以携带一个微型相机。Mentor 由多伦多大学和斯坦福研究中心 (SRI) 合作生产,最大翼展为 15 厘米,重量为 50 克。它有四个机翼。机翼由电致伸缩聚合物人工肌肉 (EPAM) [9] 提供动力。德国公司 Festo 开发了仿生飞狐 [10] ,总质量为 580 克
首先,我要感谢 Rogelio Lozano 教授邀请我加入墨西哥的 CINVESTAV-IPN / CNRS UMI3175 LAMFIA Cinvestav,没有他,这篇论文就不可能完成。他鼓励我继续研究一个非常创新的概念,并帮助我调查其可行性。我感谢他贡献的所有时间和想法。我非常感谢墨西哥政府在他的支持下为我提供的奖学金。此外,这篇论文受益于该实验室和 ISAE SUPAERO(法国图卢兹)在 Patrick Fabiani 博士的指导下进行的联合监督。我得到了无人机概念所依赖的两个科学领域的顶尖研究人员的建议和指导:航空学和控制系统。我非常感谢我的论文指导老师 Rogelio Lozano 教授、Moisés Bonilla Estrada 教授和 Patrick Fabiani 博士,感谢他们在这项研究中对我的科学跟进和提出的深刻见解。我还要感谢 Cinvestav 和 ISAE SUPAERO 的所有工作人员和同事在过去三年中给予我的帮助。我特别感谢在无人机演示器开发过程中提供的帮助以及允许我使用几台原型机。最后,我要向我的家人表示最深切的谢意,感谢他们在这段丰富而漫长的冒险中给予的不懈支持。我要特别感谢我的兄弟 Adrien Cabarbaye 在电子学、计算机科学和英语方面的支持。
物联网 (IoT) 将一切连接到互联网。最近,随着物联网的传播,一项备受关注的技术是“数字孪生”。数字孪生是物理资产、流程或系统的数字复制品。它们在可重复性和同步性方面不同于传统的模拟。得益于物联网的发展,我们可以更准确、实时地收集现实世界中的信息,从而能够执行更复杂的模拟。例如,在航空航天工业中,数字孪生被用于提高喷气发动机的安全性和维护效率。从安装在飞机各个位置的传感器实时收集各种数据,例如飞行数据和发动机的运行状态。飞行过程中发动机的状态在虚拟空间中复制,并进行高精度模拟,以实现对运行的监控和预测性维护,以防止出现严重故障。数字孪生还用于开发机身。例如,所有零件和单元都转换为数据,以在虚拟空间中完全再现原型飞机。虚拟原型机的试飞可以在一系列模拟环境中进行,以确定试产前需要改进的点。这将有助于减少试产次数和开发交付周期。如今,数字孪生已经投入实际使用,其引入正在被开发、制造和服务等广泛的行业和领域考虑。特别是制造业对数字孪生的有效利用寄予厚望,希望它有助于解决劳动力人口减少、熟练工人短缺和生产率提高等问题。
物联网 (IoT) 将一切连接到互联网。最近,随着物联网的传播,一项备受关注的技术是“数字孪生”。数字孪生是物理资产、流程或系统的数字复制品。它们在可重复性和同步性方面不同于传统的模拟。得益于物联网的发展,我们可以更准确、实时地收集现实世界中的信息,从而能够执行更复杂的模拟。例如,在航空航天工业中,数字孪生被用于提高喷气发动机的安全性和维护效率。从安装在飞机各个位置的传感器实时收集各种数据,例如飞行数据和发动机的运行状态。飞行过程中发动机的状态在虚拟空间中复制,并进行高精度模拟,以实现对运行的监控和预测性维护,以防止出现严重故障。数字孪生还用于开发机身。例如,所有零件和单元都转换为数据,以在虚拟空间中完全再现原型飞机。虚拟原型机的试飞可以在一系列模拟环境中进行,以确定试产前需要改进的点。这将有助于减少试产次数和开发交付周期。如今,数字孪生已经投入实际使用,其引入正在被开发、制造和服务等广泛的行业和领域考虑。特别是制造业对数字孪生的有效利用寄予厚望,希望它有助于解决劳动力人口减少、熟练工人短缺和生产率提高等问题。
优先军事技术现代化计划 1.国防装备 现代化计划的重点包括“其他装备”,其中可能包括从弹药到弹道导弹防御 (BMD) 系统的装备。 为此承诺的金额约为 74.3 亿美元,这个数字相当高。相比之下,S-400 的成本是印度的 54.3 亿美元。 6 2.飞机和航空发动机 第二大优先事项是“飞机和航空发动机”,为此分配的预算为 48 亿美元。 这个金额表明,在收购阵风战斗机后,印度可能会专注于进一步实现空军现代化。 这还可能包括收购最新版本的无人作战飞机 (UCAV) 和第五代战斗机,并继续对其本土喷气发动机进行数十年的反复试验。 印度空军已获得一笔特别拨款(1697.48 亿印度卢比)用于原型机研发,这表明印度空军可能正在致力于改进包括 Tejas 在内的本土战斗机。 3.核计划 印度核计划获得了 29 亿美元(24,968 亿印度卢比)的预算。 这笔预算的大部分用于核电站,为印度的武器计划提供资金。这笔预算的主要重点是研发项目。 从 SIPRI 报告强调印度核武器库存不断增加(172)可以看出,印度在预算中也看到了对其战略资产进行现代化和升级的努力。 4.海军舰队/造船厂和印度洋地区:
在本文中,我们展示了一种用于卫星通信应用的低成本 7.25-7.75 GHz 两级低噪声放大器,其噪声系数低于 1 dB。采用 Rogers RT5880 基板上的微带技术(介电常数为 2.2,厚度为 0.508 mm)开发低噪声放大器。印刷电路板技术具有多种优势,例如成本低、重量轻以及制造过程后的可重新配置性,这些优势使该技术在商业和军事应用的卫星通信系统中具有吸引力。由于单片微波集成电路技术可提供更小尺寸的电路和高电气性能(尤其是在毫米波频率下),因此印刷微带技术可以成为集成电路技术的有力竞争对手,因为它具有经过验证的可靠性、更简单、更便宜和更快速的制造工艺以及 X 波段应用中可压缩的电气性能。此外,所提出的放大器是利用加州东部实验室的 Rogers-RT5880 上的 CE3512K2 晶体管开发的,并在匹配网络中使用了表面贴装器件以减小尺寸。此外,还实施了源生成和级间匹配拓扑,以简化匹配复杂性,从而增强噪声和增益。原型是利用 LPKF 原型机制造的。开发的 LNA 在工作频率带宽内表现出 23.5±0.5 dB 的测量增益,噪声系数小于 0.9 dB,输入/输出回波损耗优于 11.5 dB。此外,开发的放大器在中心频率处测量的载波干扰比为 -59 dBc,P1dB 为 13 dBm,同时消耗的总直流功率为 50 mW。
物联网 (IoT) 将一切连接到互联网。最近,随着物联网的传播,一项备受关注的技术是“数字孪生”。数字孪生是物理资产、流程或系统的数字复制品。它们在可重复性和同步性方面不同于传统的模拟。得益于物联网的发展,我们可以更准确、实时地收集现实世界中的信息,从而能够执行更复杂的模拟。例如,在航空航天工业中,数字孪生被用于提高喷气发动机的安全性和维护效率。从安装在飞机各个位置的传感器实时收集各种数据,例如飞行数据和发动机的运行状态。飞行过程中发动机的状态在虚拟空间中复制,并进行高精度模拟,以实现对运行的监控和预测性维护,以防止出现严重故障。数字孪生还用于开发机身。例如,所有零件和单元都转换为数据,以在虚拟空间中完全再现原型飞机。虚拟原型机的试飞可以在一系列模拟环境中进行,以确定试产前需要改进的点。这将有助于减少试产次数和开发交付周期。如今,数字孪生已经投入实际使用,其引入正在被开发、制造和服务等广泛的行业和领域考虑。特别是制造业对数字孪生的有效利用寄予厚望,希望它有助于解决劳动力人口减少、熟练工人短缺和生产率提高等问题。
高空平台 (HAP) 是一种重量极轻、高空长航时飞机 (HALE),设计用于在 FL450 和 FL800 之间的高度上保持空中飞行并保持位置数天。携带光学测量设备,科学家可以长时间连续观测地球。与卫星相比,这是一个优势,卫星通常每隔几天才经过同一地点,而且飞行高度要高得多,例如,导致光学分辨率较低。启动和降落的能力允许重新配置和重新定位飞机以执行新的和不同的任务。此外,与卫星相比,飞机的购买和运营成本预计要低得多,包括基础设施(机场与航天港)。图 1 显示了 DLR 目前正在开发的 HAP 配置。我们的想法是制造一种飞行器,它飞行速度非常慢(V EAS = 9 .0 ...11 .0 米/秒),但在推进和空气动力学性能方面非常高效,并且由太阳能供电。这就要求设计能够提供较大的区域来安装太阳能电池板,同时重量要非常轻。在夜间,高度会降低并使用电池,然后在白天飞机重新获得高度时对电池进行充电。目前正在业界开发的类似配置包括空客 Zephyr [ 1 , 2 ](原由 QinetiQ 开发)或 BAE Systems 的 Phasa-35 [ 3 ]。其他有或没有尾翼的类似飞机包括 Solar Impulse [ 4 ] 或 NASA Helios 原型机 [ 5 ]。前两个示例计划用于商业用途,而后者具有更多的科学背景。本文是系列出版物中的第二篇。在第一篇出版物 [ 6 ] 中,作者重点关注:
高空平台 (HAP) 是一种重量极轻、高空长航时飞机 (HALE),设计用于在 FL450 和 FL800 之间的高度上保持空中飞行并保持位置数天。携带光学测量设备,科学家可以长时间连续观测地球。与卫星相比,这是一个优势,卫星通常每隔几天才经过同一地点,而且飞行高度要高得多,例如,导致光学分辨率较低。启动和降落的能力允许重新配置和重新定位飞机以执行新的和不同的任务。此外,与卫星相比,飞机的购买和运营成本预计要低得多,包括基础设施(机场与航天港)。图 1 显示了 DLR 目前正在开发的 HAP 配置。我们的想法是制造一种飞行器,它飞行速度非常慢(V EAS = 9 .0 ...11 .0 米/秒),但在推进和空气动力学性能方面非常高效,并且由太阳能供电。这就要求设计能够提供较大的区域来安装太阳能电池板,同时重量要非常轻。在夜间,高度会降低并使用电池,然后在白天飞机重新获得高度时对电池进行充电。目前正在业界开发的类似配置包括空客 Zephyr [ 1 , 2 ](原由 QinetiQ 开发)或 BAE Systems 的 Phasa-35 [ 3 ]。其他有或没有尾翼的类似飞机包括 Solar Impulse [ 4 ] 或 NASA Helios 原型机 [ 5 ]。前两个示例计划用于商业用途,而后者具有更多的科学背景。本文是系列出版物中的第二篇。在第一篇出版物 [ 6 ] 中,作者重点关注: