激光精細加工技術(shù)在航空航天復(fù)雜構(gòu)件制造中有著不可替代的作用，在傳統(tǒng)制造工藝無法滿足的復(fù)雜構(gòu)件微細加工中，如薄膜材料、硬脆材料和超合金材料的表面加工、修理、刻型、打孔、完整性標印等，先進激光制造技術(shù)因其在非接觸加工、材料普適性等方面的顯著優(yōu)勢，成為復(fù)雜構(gòu)件表面精細制造的唯一選擇。因此，國內(nèi)外極力發(fā)展航空航天構(gòu)件精細激光制造技術(shù)，以保證其在航空航天領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。然而我國目前的激光精細制造技術(shù)還落后于歐美,因此需要大幅度提高我國航空航天領(lǐng)域的復(fù)雜構(gòu)件激光制造能力和水平，突破國外技術(shù)封鎖，提升我國航空航天產(chǎn)業(yè)和國防裝備的國際競爭力。

我國航空航天復(fù)雜構(gòu)件激光精細制造不斷突破

西安交通大學(xué)長江學(xué)者梅雪松教授帶領(lǐng)的激光精密制造與智能機器人團隊，面向航天復(fù)雜曲面的結(jié)構(gòu)功能一體化部件大尺寸表面功能圖案精細制造、航空發(fā)動機熱端部件功能圖案表面完整性制造、航空發(fā)動機陶瓷型芯/葉片修理及功能結(jié)構(gòu)復(fù)合制造等6類典型復(fù)雜構(gòu)件的需求，結(jié)合團隊在激光加工工藝開發(fā)、自動化裝備制造、光機電協(xié)同控制等方面的研究優(yōu)勢，自主開發(fā)了6類復(fù)雜構(gòu)件表面激光精細制造工藝與系列裝備，將填補我國在航空航天制造領(lǐng)域的多項空白。

團隊成員探索激光參量及光束掃描特性對典型材料的作用機制科學(xué)問題，采用理論研究與實驗研究相結(jié)合的方法開展了激光束路徑規(guī)劃及高速掃描、裝備在線監(jiān)測與補償、特征三維檢測與識別、光機電協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)的研究，并對激光多元參量調(diào)控機制展開深入研究。另外還研究了光束掃描特性控制策略的方法，發(fā)現(xiàn)了典型材料光致特性變化規(guī)律及其與激光作用機理、去除等結(jié)論，取得了以下代表性創(chuàng)新成果：

目前已完成所有專用激光工藝開發(fā)：針對航天石英材料表面圖案制造，完成三維模型建立、精細加工工藝參數(shù)研究，進行了平面大面積加工實驗，可滿足項目要求;針對航天器薄膜材料表面圖案制造，確定最優(yōu)加工方式為線光斑定點刻蝕;針對航空發(fā)動機熱端部件激光標印，確定采用飛秒激光打孔標印，可實現(xiàn)100%識別;針對航空發(fā)動機葉片陶瓷型芯激光修理，確定采用高重頻皮秒超快激光，得到毛刺飛邊激光修理參數(shù);針對航空發(fā)動機陶瓷復(fù)合材料飛秒激光加工，得到了高質(zhì)量微槽激光加工方案，微槽尺寸一致性明顯提高;得到了無重鑄層氣膜孔高效加工工藝，可實現(xiàn)渦輪葉片整體氣膜孔加工。

在專用激光制造裝備制造方面，目前已完成典型構(gòu)件圖案皮秒激光精細制造裝備制造，正在進行設(shè)備聯(lián)調(diào);飛秒激光表面完整性標印裝備、航空發(fā)動機葉片陶瓷型芯皮秒激光修理裝備、航空發(fā)動機復(fù)合材料熱端部件飛秒激光修型裝備均已完成整機結(jié)構(gòu)設(shè)計，正在進行零部件生產(chǎn)與組裝中;渦輪葉片氣膜孔激光復(fù)合加工裝備已完成研制和示范應(yīng)用，已交付用戶。

上述系列激光制造技術(shù)與裝備的自主開發(fā)將解決我國航空航天構(gòu)件表面高品質(zhì)制造技術(shù)瓶頸，突破國外技術(shù)封鎖，為我國新型航天器、航空發(fā)動機的研制提供關(guān)鍵制造技術(shù)。