《科技创新与品牌》杂志社寻秦技·国器

中航西飞:为大飞机插上腾飞之翼

他们通过大量的基础理论研究和系统性试验,

先后攻克了复杂外形结构

整体壁板预应力喷丸成形等一系列大型超临界机翼壁板数控喷丸成形工艺的关键核心技术,

打破了国外技术封锁和垄断,

开创了多个国内第一。


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10年前,在被誉为西北航空城的陕西阎良,一架体形硕大的“铁鸟”在一阵低沉的轰鸣声中划破天际,在无数人屏气凝神的注视中直冲云霄。这一瞬间,化为无限的荣光,成为令全体航空人永生难忘的骄傲——中国大型运输机运-20成功实现首飞,中国从此告别了不能自主研制生产大型飞机的历史。

代号“鲲鹏”的运-20是中国研究制造的新一代军用大型运输机,该机作为大型多用途运输机为中国构建起完善的空天一体化攻防体系,成为中国综合国力的象征,其不仅代表了中国现有的工业体系与技术水平,还是中国空军迈向战略空军的一大关键。

大飞机是现代制造业的一颗明珠,是现代高科技的高度集成,不仅需要航空技术的独立自主,更是新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破。运-20的出现,使国产飞机的起飞重量从60吨级一步跨越至200吨级,这背后涉及的技术难度呈几何级增长。


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运-20之所以有如此强大的航行能力,离不开超临界机翼。机翼是为飞机提供升力的主要零部件,发动机、增升装置等的设计,也与机翼有重要关系。因此,在大型飞机的研制过程中,机翼气动设计和优化是一项重点工作。

飞机机翼制造的关键技术之一——整体壁板数控喷丸成形技术,长期被国外垄断并对我国封锁,是制约我国大飞机研制的关键核心技术。中航西安飞机工业集团股份有限公司(以下简称“中航西飞”)以大飞机研制为契机,采取产学研联合方式开展技术研究。公司通过大量的基础理论研究和系统性试验,先后攻克了复杂外形结构整体壁板预应力喷丸成形等一系列大型超临界机翼壁板数控喷丸成形工艺的关键核心技术,具有完全自主知识产权,打破了国外技术封锁和垄断,开创了多个国内第一,使中航西飞成为世界上掌握机翼壁板数控喷丸成形技术的少数几个公司之一。

2016年7月6日,起飞重量为200吨级的运-20“鲲鹏”以灰色涂装亮相,在空军航空兵正式列装,标志中国空军正式开始具备强大战略投送能力并着眼于向战略空军转型,中国凭自主创新正式进入“全球大飞机俱乐部”。

大飞机的成功经验,陆续在其他型号中产生巨大的集群效应,创新求变的内生动力在中航西飞春潮涌动。一个技术领航、创新驱动的技术发展蓝图徐徐展开。

C919大型客机是中国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。在C919大型客机的研制过程中,中航西飞承担了机体结构约50%的研制装配工作,成为C919大型客机成功“落地”的主力军。

中航西飞这次同样承担了C919大型客机机体结构中设计最为复杂、制造难度最大的部件——机翼、中机身(中央翼)等6个工作包的研制任务,并且是其核心部件翼盒的唯一供应商。

中航西飞技术团队利用零件自身结构特点,简化工装夹具,在国内外数控加工领域首次提出并实现了预应力可调多面燕尾槽装夹方法,成功申请了机翼长桁夹具数控加工嵌入式零件压紧方法和压紧装置的专利。这一技术实现了长桁零件的专业化数控加工,可加工多种截面的直长桁、折弯长桁、非展开的长桁及缘条类零件。大型复杂薄壁零件的数控加工需要控制零件的变形。对大飞机十几米整体壁板进行加工,极易产生不可控变形。用传统工艺加工方法工序烦琐,成本大幅增加,自主创新是唯一出路。技术团队以应力测量数据为依据,综合数值模拟、理论分析和试验验证,全面研究毛坯内应力和切削残余应力释放以及再分布对加工变形的影响。技术团队针对性地提出开设环形应力槽,通过优化工艺路径和装夹方案,实现了大型复杂薄壁零件的精确稳定性生产,保证了零件的高精度、长寿命等性能要求。

技术团队举一反三,将此方法推广到其他类型零件加工制造中。他们投身于生产现场,调研其他类型零件装夹痛点,发明了多项专利,逐一实现了机身框、机翼加筋壁板、机翼肋等典型航空结构件预应力可调多点装夹及随形装夹,极大地提升了我国飞机数字化制造水平,使中航西飞在大飞机加工技术方面走在了国际前列。

围绕重点,攻坚克难,多项技术取得突破性进展。中航西飞技术团队发明的技术成果《大型复杂薄壁结构的多柔性匹配切削制造技术及应用》荣获国家技术发明奖二等奖,这一技术成为实至名归的新一代航空高精尖制造的“左膀右臂”。应用此技术,制造精度成倍提高,零件合格率高达100%,极大地提高了我国大飞机生产的年产量。中航西飞的技术成果不仅应用于C919、AG600飞机,还应用于“新舟”700、波音737-700、737MAX等飞机零件的数控加工。

无愧使命,勇毅前行,中航西飞连续为“航空报国、航空强国”再立新功。2022年,中航西飞申请科技成果鉴定11项,获得各类科技奖励20项,申请专利222项,开展科研课题研究150余项,连续四年多个转化项目获批航空工业科技成果转化奖励。