據(jù)中央廣播電視總臺中國之聲《新聞晚高峰》報道,作為飛機和航天器的“心臟”,發(fā)動機是一種高度復(fù)雜和精密的機械,僅制造一臺發(fā)動機便融合了眾多高科技。
在很長一段時間內(nèi),我國在生產(chǎn)飛機發(fā)動機等先進制造業(yè)方面短板突出,美日德等發(fā)達國家先進制造業(yè)的比重已超40%,但其裝備對我國嚴密禁運。
面對國際封鎖,中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所運用其研發(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)加工方式難以實現(xiàn)的超精細、無損傷、無材料選擇性等加工瓶頸,為航天器、大型飛機、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,實現(xiàn)我國光子制造技術(shù)及裝備0到1的突破。
那么,這項技術(shù)對制造航空航天發(fā)動機起到了怎樣的關(guān)鍵作用?有什么重大意義?
中科院西安光機所所屬的一家企業(yè)制造現(xiàn)場,一臺臺高精密機械正在工作。機械雖大,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力系統(tǒng)上的關(guān)鍵零部件。西安光機所光子制造中心科研人員介紹,眼前的這臺機器正在給葉片打孔,它運用的技術(shù)叫超快激光。他說:“超快激光也叫超短脈沖激光,它是一種最強硬的刀,不同于普通的激光,這種激光是一種不經(jīng)過融化,會直接把材料汽化掉,類似于冰沒有經(jīng)過水而直接變成水蒸氣這樣一個過程。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,沒有任何缺陷,一般的加工很難做到這一點?!?/p>
這項超快激光技術(shù),由于其超短的作用時間,加工過程中理論上不產(chǎn)生熱,因此稱為“冷加工”,可解決傳統(tǒng)加工方式難以實現(xiàn)的超精細、無損傷、無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)動機上一個微小的氣膜孔都馬虎不得。科研人員表示,如果氣膜孔不夠精密,對發(fā)動機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。為什么叫氣膜?因為它是從這個地方進入冷氣,由于高速旋轉(zhuǎn),冷氣從這個地方噴出來,貼著這個表面形成一個氣膜,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,它最終的動力就越好?!笨蒲腥藛T說。
西安光機所針對航空航天領(lǐng)域新一代葉片研制的高效超精細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。
西安光機所聯(lián)合中科微精牽頭負責(zé)中科院弘光專項項目“航空航天發(fā)動機極端精細制造裝備”,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、原西安光機所光子制造中心主任楊小君介紹:“在模塊化、標準化、可靠性、穩(wěn)定性改進設(shè)計的基礎(chǔ)上,通過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、航天科工集團、立訊等70余家行業(yè)代表單位,解決了在研發(fā)動機三維構(gòu)件復(fù)雜微結(jié)構(gòu)精密制造‘卡脖子’難題,推動我國發(fā)動機自主研制進程?!?/p>
楊小君表示,超快激光的廣泛應(yīng)用,使得我國在航空航天發(fā)動機關(guān)鍵零部件制造上,進入與國際先進水平并跑的階段。他說:“從在航空航天應(yīng)用這塊來講,我們的團隊?wèi)?yīng)該跟國際先進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,我們跟國際上還是有差距。但我們在部分應(yīng)用上也有自己的特色,甚至在有些指標運用上超越了國外的水平。比如微孔加工,我們在超深孔的加工上可以比國際的同行做得更深。整體上還是一個并跑的水準。”
楊小君指出,下一步,西安光機所光子制造產(chǎn)業(yè)將聚焦國家重大戰(zhàn)略工程和國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場精密制造“卡脖子”難題,采取“補短板、拓前沿”的發(fā)展策略,瞄準高端激光制造等領(lǐng)域?!敖ㄔO(shè)中科院光子制造工程實驗室,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)?!彼f。
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