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先进复合材料在航空发动机中的应用已成为提高发动机性能、减轻质量、提高燃油效率的关键技术之一。本文综述先进复合材料在国外航空涡扇发动机上应用现状与发展，重点介绍环氧树脂、聚酰亚胺等树脂基复合材料（polymer matrix composite，PMC）、钛合金、铝合金等金属基复合材料（metal matrix composite，MMC）和碳化硅、氧化铝等陶瓷基复合材料（ceramic matrix composite，CMC）在风扇机匣、低压压气机、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮和喷管等发动机部件的应用。通过分析国外航空发动机在树脂基、金属基和陶瓷基复合材料的应用和研发进展，探讨其在提高推重比和耐温性能等方面的优势。同时，还展望未来各类复合材料在航空发动机中的发展方向，包括新型复合材料的研发、制造工艺的优化以及各类复合材料在未来航空发动机中的潜在应用和发展趋势。
碳纤维复合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）因其轻质高强特性在航空航天领域具有重要应用价值，但其制孔过程中因材料各向异性易引发分层、毛刺等缺陷，影响构件的服役性能与装配质量。因此，需要对其进行高精高效检测。本文基于制孔缺陷机理分析，深入探讨无损检测技术在CFRP制孔缺陷检测领域的适用性，分析传统机器视觉检测与基于深度学习检测的方法特性，并指出多模态数据融合的智能检测技术在提升检测精度与效率方面具有显著优势。此外针对当前CFRP制孔缺陷检测技术面临的挑战，提出开发各向异性自适应检测算法、构建标准化的缺陷分级体系及实现制孔过程的在线监测等发展路径，旨在为航空复合材料制造领域的智能化、高精度化检测提供革新的理论支撑与技术方向。
针对高频5G通信与高超声速飞行器对低介电、耐高温及高力学强度聚酰亚胺复合材料的迫切应用需求，本工作提出酸酐构型调控的分子结构设计思路，基于含氟二胺4，4’-二氨基-2，2’ -双三氟甲基联苯（TFMB）与不同构型的酸酐制备聚酰亚胺树脂及复合材料，系统研究酸酐单体构型对材料介电响应、热稳定性及弯曲强度的调控机制。结果表明：4，4’-（六氟异丙烯）二酞酸酐（6FDA）中的三氟甲基（―CF3）通过降低表面能与摩尔极化率，降低复合材料在X波段（8.2～12.4 GHz）的介电常数和介电损耗；而3，3’,4，4’-二苯酮四甲酸二酐（BTDA）和3，3’,4，4’-联苯四甲酸二酐（s-BPDA）的对称刚性骨架则显著提升了材料热稳定性，使复合材料的玻璃化转变温度大于470 ℃；不同结构的酸酐共聚可以降低固化温度，同时赋予复合材料优异的高频低介电特性与良好的耐热性能。通过6FDA与BTDA共聚的构型互补策略，不仅实现了聚酰亚胺复合材料的高频低介电特性，还实现了固化温度降低24 ℃与弯曲强度提升至442.8 MPa的协同优化。
揭示烧蚀型热防护材料的高温多尺度结构和力-热性能演变规律，对进一步提升其高温服役性能具有重要科学意义。以轻质-防隔热-承载一体化的正交三向碳纤维/纳米孔酚醛复合材料为研究对象，开展高温环境（400～1200 ℃）下的孔结构、纤维/基体界面、编织结构等多尺度结构演变规律研究，并探究由于结构演变导致的力学、隔热及烧蚀性能的变化规律。结果表明：复合材料在400～1200 ℃范围内高温处理后仍能保持纳米多孔结构，且由于正交三向预制体的维形作用，复合材料无明显体积收缩，具有优异的高温结构稳定性。但是，高温下酚醛树脂的碳化收缩会导致基体与纱线间分层、纱线内开裂等，进而使复合材料力学性能逐渐衰减。同时，酚醛树脂的碳化也会导致基体热导率的大幅提高，进而引起复合材料隔热性能的衰退。此外，由于正交三向纤维预制体具有较好的高温抗形变能力，高温处理后复合材料在2000 ℃和4.18 MW/m2条件下线烧蚀率均相比原始材料差异较小。研究结果可为烧蚀型防隔热材料的选型和性能提升提供重要的理论参考。
采用原位拉伸X射线micro-CT技术和图像分析及精细化结构重构方法，定量化描述三维针刺复合材料纤维以及裂纹精细化结构，建立针刺纤维束等纤维结构的重构模型，提出三维针刺复合材料微细宏观有限元模型建模方法，并应用于三维针刺复合材料拉伸力学性能仿真分析。结果表明：拉伸载荷下三维针刺复合材料断裂位置出现纤维整体断裂，编织层承担较多的拉伸载荷，断裂纤维数量高于其他铺层纤维。通过ABAQUS用户子程序UMAT的二次开发和工艺参数化建模算法，在周期性单胞有限元分析中调用典型代表性单元模型进行细观渐进损伤分析，实现宏细观尺度之间工艺参数传递，并且与实验进行对比，预测的拉伸模量数值大于实验结果，误差为10.1%。本研究方法和结果可以为材料针刺工艺参数化建模和工艺设计及力学分析研究提供依据。
聚酰亚胺复合材料因其良好的耐高温性能，广泛应用于飞机及发动机结构设计。结合当前聚酰亚胺复合材料的特点和材料性能，对飞机聚酰亚胺排气道结构进行方案设计和制造；通过采用拓扑优化、热力耦合计算、综合工艺优化等，对排气道结构关键影响因子进行研究，形成聚酰亚胺复合材料排气道结构的设计与工艺制造方法，成功实现2 m级典型筒段结构的高精度制造，并完成静力实验验证。结果表明：采用HST300/CCF800聚酰亚胺复合材料设计制造的排气道可以承受100%设计载荷，应力、应变分布符合设计预期。
采用卷对卷等离子化学气相沉积（roll-to-roll plasma chemical vapor deposition，roll-to-roll PECVD）、卷对卷蒸发镀膜技术（roll-to-roll evaporation coating technology）制备SiOX/TPGDA/ SiOX “三明治”结构型叠层薄膜，使用硅烷偶联剂及离子源表面活化提高无机层SiOX与有机层TPGDA之间的界面结合力，研究叠层薄膜的制备技术及其力学性能、阻隔性能及光学性能。结果表明：SiOX/TPGDA/ SiOX “三明治”结构型阻隔膜纵向拉断力F1L为174.17 N，应变εL为112%，横向拉断力F1H及应变εH分别为159.86 N与135%。阻隔膜水蒸气透过率低至0.1 g·m−2·day−1，经过双“85”实验后仍保持较好的阻水性能，并且阻隔膜透光率及雾度分别达89.2%和1.05%，在未来空间站食品包装储存、太阳能电池板封装，导弹弹药中敏感材料防潮及雷达红外遥感中精密部件防潮等航空航天军事领域有潜在的应用前景。
围绕无钴高镍材料存在的容量衰减快、稳定性能差和结构相变等问题，采用高温固相法合成异质Se原子掺杂的无钴高镍层状正极材料LiNi0.847Mn0.092Al0.061O2。借助多种谱学和电化学性能测试手段，表明Se掺杂有效地抑制了结构相变和微裂纹的形成和扩散，其中掺杂量为1%（原子分数）的LiNi0.837Mn0.092Al0.061Se0.01O2正极材料的锂镍混排程度低，具有更好的结晶度和层状结构。在4.5 V的高电压下，LiNi0.837Mn0.092Al0.061Se0.01O2的首圈放电比容量高达207.61 mAh·g−1，在1C倍率下100圈循环后的容量保持率由未掺杂的69.37%增强至85.45%。
