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解決方案

西安光機(jī)所利用飛秒激光制造航天器、飛機(jī)“心臟”關(guān)鍵核心技術(shù)

來(lái)源:央廣網(wǎng)2020-11-09 我要評(píng)論(0 )   

據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國(guó)之聲《新聞晚高峰》報(bào)道,作為飛機(jī)和航天器的“心臟”,發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的機(jī)械,僅制造一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)便融合了眾多高科技?! ≡诤荛L(zhǎng)一...

據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國(guó)之聲《新聞晚高峰》報(bào)道,作為飛機(jī)和航天器的“心臟”,發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的機(jī)械,僅制造一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)便融合了眾多高科技。

  在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)在生產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等先進(jìn)制造業(yè)方面短板突出,美日德等發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)的比重已超40%,但其裝備對(duì)我國(guó)嚴(yán)密禁運(yùn)。

  面對(duì)國(guó)際封鎖,中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所運(yùn)用其研發(fā)的超快激光技術(shù)研制出工業(yè)化飛秒激光器,解決了傳統(tǒng)加工方式難以實(shí)現(xiàn)的超精細(xì)、無(wú)損傷、無(wú)材料選擇性等加工瓶頸,為航天器、大型飛機(jī)、汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域提供重要的技術(shù)支撐,實(shí)現(xiàn)我國(guó)光子制造技術(shù)及裝備0到1的突破。

  那么,這項(xiàng)技術(shù)對(duì)制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)起到了怎樣的關(guān)鍵作用?有什么重大意義?

  中科院西安光機(jī)所所屬的一家企業(yè)制造現(xiàn)場(chǎng),一臺(tái)臺(tái)高精密機(jī)械正在工作。機(jī)械雖大,但它加工的卻是微小的金屬葉片。而這片小小的葉片是用于航空航天動(dòng)力系統(tǒng)上的關(guān)鍵零部件。西安光機(jī)所光子制造中心科研人員介紹,眼前的這臺(tái)機(jī)器正在給葉片打孔,它運(yùn)用的技術(shù)叫超快激光。他說(shuō):“超快激光也叫超短脈沖激光,它是一種最強(qiáng)硬的刀,不同于普通的激光,這種激光是一種不經(jīng)過(guò)融化,會(huì)直接把材料汽化掉,類似于冰沒(méi)有經(jīng)過(guò)水而直接變成水蒸氣這樣一個(gè)過(guò)程。這里有一些葉片,葉片的氣膜冷卻孔就是我們制造的。你用手去摸它,沒(méi)有任何缺陷,一般的加工很難做到這一點(diǎn)?!?/p>

  這項(xiàng)超快激光技術(shù),由于其超短的作用時(shí)間,加工過(guò)程中理論上不產(chǎn)生熱,因此稱為“冷加工”,可解決傳統(tǒng)加工方式難以實(shí)現(xiàn)的超精細(xì)、無(wú)損傷、無(wú)材料選擇性等加工瓶頸,已成為各領(lǐng)域極端制造的最佳手段。作為極端精密的器件,航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)微小的氣膜孔都馬虎不得??蒲腥藛T表示,如果氣膜孔不夠精密,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響或許是致命的?!耙环矫鎵勖容^短,另一方面推力上不來(lái)。為什么叫氣膜?因?yàn)樗菑倪@個(gè)地方進(jìn)入冷氣,由于高速旋轉(zhuǎn),冷氣從這個(gè)地方噴出來(lái),貼著這個(gè)表面形成一個(gè)氣膜,靠氣膜隔絕外部的空氣才能讓它承受的環(huán)境溫度能更高,環(huán)境溫度越高,它最終的動(dòng)力就越好?!笨蒲腥藛T說(shuō)。

  西安光機(jī)所針對(duì)航空航天領(lǐng)域新一代葉片研制的高效超精細(xì)制造要求亟待解決的制造瓶頸,持續(xù)攻關(guān),終于取得突破。

  西安光機(jī)所聯(lián)合中科微精牽頭負(fù)責(zé)中科院弘光專項(xiàng)項(xiàng)目“航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)極端精細(xì)制造裝備”,目前已圓滿完成第一階段任務(wù),轉(zhuǎn)入第二階段加速成果產(chǎn)業(yè)化。西安中科微精董事長(zhǎng)、原西安光機(jī)所光子制造中心主任楊小君介紹:“在模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性、穩(wěn)定性改進(jìn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,通過(guò)提升超快激光器及超快激光微加工裝備性能,率先研制出三軸至七軸系列化飛秒激光高端精密制造裝備,建成核心部件及系列裝備中試生產(chǎn)線5條,成功推廣應(yīng)用于航發(fā)集團(tuán)、航天科工集團(tuán)、立訊等70余家行業(yè)代表單位,解決了在研發(fā)動(dòng)機(jī)三維構(gòu)件復(fù)雜微結(jié)構(gòu)精密制造‘卡脖子’難題,推動(dòng)我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制進(jìn)程?!?/p>

  楊小君表示,超快激光的廣泛應(yīng)用,使得我國(guó)在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件制造上,進(jìn)入與國(guó)際先進(jìn)水平并跑的階段。他說(shuō):“從在航空航天應(yīng)用這塊來(lái)講,我們的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該跟國(guó)際先進(jìn)水平基本上處于并跑階段。當(dāng)然,在有些方面他們比我們優(yōu)越,比如在半導(dǎo)體封裝方面,我們跟國(guó)際上還是有差距。但我們?cè)诓糠謶?yīng)用上也有自己的特色,甚至在有些指標(biāo)運(yùn)用上超越了國(guó)外的水平。比如微孔加工,我們?cè)诔羁椎募庸ど峡梢员葒?guó)際的同行做得更深。整體上還是一個(gè)并跑的水準(zhǔn)?!?/p>

  楊小君指出,下一步,西安光機(jī)所光子制造產(chǎn)業(yè)將聚焦國(guó)家重大戰(zhàn)略工程和國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)精密制造“卡脖子”難題,采取“補(bǔ)短板、拓前沿”的發(fā)展策略,瞄準(zhǔn)高端激光制造等領(lǐng)域。“建設(shè)中科院光子制造工程實(shí)驗(yàn)室,全面打通科研與產(chǎn)業(yè)橋梁,構(gòu)建光子硬科技產(chǎn)業(yè)加速器,打造高端激光制造、光子芯片封裝等新型光子制造產(chǎn)業(yè)。”他說(shuō)。


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飛秒激光葉片飛機(jī)
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