2023年2月，C919國產(chǎn)大飛機(jī)圓滿完成100小時驗(yàn)證飛行。自2006年國務(wù)院成立大型飛機(jī)重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組以來，國產(chǎn)大飛機(jī)歷經(jīng)17年的設(shè)計研發(fā)，終于飛上了藍(lán)天。

? ? ?在現(xiàn)代航空飛行中，發(fā)動機(jī)被稱為飛機(jī)的“心臟”，扮演著至關(guān)重要的角色。作為一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，具有研發(fā)難度高且容錯率低的特征，其核心技術(shù)長期受到國外技術(shù)封鎖，研發(fā)難度可想而知。

? ? ? 因此，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的自主研發(fā)有利于降低對進(jìn)口發(fā)動機(jī)的依賴，增強(qiáng)我國的自主創(chuàng)新能力，提高我國的航空工業(yè)水平，對促進(jìn)我國航空工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1、燃燒室是飛機(jī)發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵之一

? ? ? 火焰筒是航空發(fā)動機(jī)燃燒室的主要組成部件，也是發(fā)動機(jī)最重要的受熱部件之一，燃油和壓縮空氣在火焰筒內(nèi)混合燃燒，將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。

? ? ? ?隨著航空發(fā)動機(jī)性能不斷提升，航空發(fā)動機(jī)燃燒室進(jìn)口溫度也隨之不斷提高，為保障火焰筒在極端高溫環(huán)境下長時間穩(wěn)定持續(xù)工作，在改進(jìn)火焰筒材質(zhì)來增加整體耐高溫能力的同時，必須考慮對其進(jìn)行冷卻降溫，通過在火焰筒合金材料上涂覆陶瓷涂層并結(jié)合氣膜冷卻的方式是目前采用的主要手段之一。

? ? ? 火焰筒氣膜孔的空間分布復(fù)雜、需求位移行程廣、角度分布大，對加工質(zhì)量和加工精度要求都極高。而表面涂敷有熱障涂層的高溫合金因其不導(dǎo)電性，常規(guī)的電火花/電液束方式已無法加工，且不良的加工方法容易造成表面涂層損傷，繼而影響發(fā)動機(jī)整體使用壽命。

? ? ? 而超精密激光加工技術(shù)，可以解決以上痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)帶熱障涂層火焰筒異形氣膜孔高品質(zhì)(涂層無掉塊、無開裂、表面無飛濺及燒蝕等缺陷、氣膜孔幾何尺寸和位置度符合設(shè)計要求)制孔。

2、超精密激光加工助力突破“卡脖子”困境

? ? ? 火焰筒氣膜孔加工是航空發(fā)動機(jī)制造的核心技術(shù)之一，加工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響發(fā)動機(jī)性能、壽命與成本。面對國際上的技術(shù)壟斷，中國必須走出一條自主研發(fā)制造之路，才能真正做到“科技強(qiáng)國”。

? ? ? 航空發(fā)動機(jī)被稱為工業(yè)皇冠上的明珠，是飛機(jī)飛行的動力，也是促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展的動力。它具有“四高”的特點(diǎn)，即“高溫、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、高推比”。此外，民用航空發(fā)動機(jī)還要求低噪音、低排放、長壽命。這對我們的超精密激光加工項(xiàng)目的推進(jìn)提出了高要求。

? ? ?本項(xiàng)目利用國產(chǎn)連續(xù)激光器/納秒光纖激光器，設(shè)計研制五軸運(yùn)動控制系統(tǒng)，采用沖去打孔的模式，實(shí)現(xiàn)火焰筒氣膜孔激光加工設(shè)備的國產(chǎn)化。

? ? ? 聲光微納研究所設(shè)計研制的設(shè)備利用高功率脈沖激光結(jié)合自主開發(fā)的高速旋切技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)氣膜孔的高質(zhì)量加工。這種方法具有加工精度高，熱影響區(qū)小，錐度與孔型可控，加工效率高，熱障涂層剝離量小等優(yōu)勢，并能適配不同類型異形氣膜孔的加工。可適用于含有或者不含有熱障涂層的工件，包括不銹鋼，高溫合金，鈦合金，CMC、CFRP復(fù)合材料的氣膜孔加工。

3、激光應(yīng)用多領(lǐng)域迅速滲透

超精密激光加工技術(shù)主要用于陶瓷、金屬、玻璃、有機(jī)材料等各類材料的精細(xì)微加工，加工方式包括激光打孔、激光切切削、激光刻蝕、激光刻槽以及各種異型的微細(xì)加工。小到手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的屏幕切割、logo打標(biāo)，大到航空發(fā)動機(jī)的火焰筒、新能源汽車等，激光精密加工滲透至各個領(lǐng)域。

? ? ? 目前，國內(nèi)激光技術(shù)已日趨成熟，能解決許多常規(guī)方法難以達(dá)到的高、精、尖、硬、難等加工問題。且激光精密加工裝備將朝著自動化、數(shù)字化、智能化的方向高速發(fā)展，可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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