他們通過大量的基礎(chǔ)理論研究和系統(tǒng)性試驗,先后攻克了復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)整體壁板預(yù)應(yīng)力噴丸成形等一系列大型超臨界機翼壁板數(shù)控噴丸成形工藝的關(guān)鍵核心技術(shù),打破了國外技術(shù)封鎖和壟斷,開創(chuàng)了多個國內(nèi)第一。
10年前,在被譽為西北航空城的陜西閻良,一架體形碩大的“鐵鳥”在一陣低沉的轟鳴聲中劃破天際,在無數(shù)人屏氣凝神的注視中直沖云霄。這一瞬間,化為無限的榮光,成為令全體航空人永生難忘的驕傲——中國大型運輸機運-20成功實現(xiàn)首飛,中國從此告別了不能自主研制生產(chǎn)大型飛機的歷史。
代號“鯤鵬”的運-20是中國研究制造的新一代軍用大型運輸機,該機作為大型多用途運輸機為中國構(gòu)建起完善的空天一體化攻防體系,成為中國綜合國力的象征,其不僅代表了中國現(xiàn)有的工業(yè)體系與技術(shù)水平,還是中國空軍邁向戰(zhàn)略空軍的一大關(guān)鍵。
大飛機是現(xiàn)代制造業(yè)的一顆明珠,是現(xiàn)代高科技的高度集成,不僅需要航空技術(shù)的獨立自主,更是新材料、現(xiàn)代制造、先進動力、電子信息、自動控制、計算機等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的群體突破。運-20的出現(xiàn),使國產(chǎn)飛機的起飛重量從60噸級一步跨越至200噸級,這背后涉及的技術(shù)難度呈幾何級增長。
運-20之所以有如此強大的航行能力,離不開超臨界機翼。機翼是為飛機提供升力的主要零部件,發(fā)動機、增升裝置等的設(shè)計,也與機翼有重要關(guān)系。因此,在大型飛機的研制過程中,機翼氣動設(shè)計和優(yōu)化是一項重點工作。
飛機機翼制造的關(guān)鍵技術(shù)之一——整體壁板數(shù)控噴丸成形技術(shù),長期被國外壟斷并對我國封鎖,是制約我國大飛機研制的關(guān)鍵核心技術(shù)。中航西安飛機工業(yè)集團股份有限公司(以下簡稱“中航西飛”)以大飛機研制為契機,采取產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合方式開展技術(shù)研究。公司通過大量的基礎(chǔ)理論研究和系統(tǒng)性試驗,先后攻克了復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)整體壁板預(yù)應(yīng)力噴丸成形等一系列大型超臨界機翼壁板數(shù)控噴丸成形工藝的關(guān)鍵核心技術(shù),具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),打破了國外技術(shù)封鎖和壟斷,開創(chuàng)了多個國內(nèi)第一,使中航西飛成為世界上掌握機翼壁板數(shù)控噴丸成形技術(shù)的少數(shù)幾個公司之一。
2016年7月6日,起飛重量為200噸級的運-20“鯤鵬”以灰色涂裝亮相,在空軍航空兵正式列裝,標志中國空軍正式開始具備強大戰(zhàn)略投送能力并著眼于向戰(zhàn)略空軍轉(zhuǎn)型,中國憑自主創(chuàng)新正式進入“全球大飛機俱樂部”。
大飛機的成功經(jīng)驗,陸續(xù)在其他型號中產(chǎn)生巨大的集群效應(yīng),創(chuàng)新求變的內(nèi)生動力在中航西飛春潮涌動。一個技術(shù)領(lǐng)航、創(chuàng)新驅(qū)動的技術(shù)發(fā)展藍圖徐徐展開。
C919大型客機是中國首次按照國際通行適航標準自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式干線客機。在C919大型客機的研制過程中,中航西飛承擔了機體結(jié)構(gòu)約50%的研制裝配工作,成為C919大型客機成功“落地”的主力軍。
C919大型客機
中航西飛這次同樣承擔了C919大型客機機體結(jié)構(gòu)中設(shè)計最為復(fù)雜、制造難度最大的部件——機翼、中機身(中央翼)等6個工作包的研制任務(wù),并且是其核心部件翼盒的唯一供應(yīng)商。
中航西飛技術(shù)團隊利用零件自身結(jié)構(gòu)特點,簡化工裝夾具,在國內(nèi)外數(shù)控加工領(lǐng)域首次提出并實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力可調(diào)多面燕尾槽裝夾方法,成功申請了機翼長桁夾具數(shù)控加工嵌入式零件壓緊方法和壓緊裝置的專利。這一技術(shù)實現(xiàn)了長桁零件的專業(yè)化數(shù)控加工,可加工多種截面的直長桁、折彎長桁、非展開的長桁及緣條類零件。大型復(fù)雜薄壁零件的數(shù)控加工需要控制零件的變形。對大飛機十幾米整體壁板進行加工,極易產(chǎn)生不可控變形。用傳統(tǒng)工藝加工方法工序煩瑣,成本大幅增加,自主創(chuàng)新是唯一出路。技術(shù)團隊以應(yīng)力測量數(shù)據(jù)為依據(jù),綜合數(shù)值模擬、理論分析和試驗驗證,全面研究毛坯內(nèi)應(yīng)力和切削殘余應(yīng)力釋放以及再分布對加工變形的影響。技術(shù)團隊針對性地提出開設(shè)環(huán)形應(yīng)力槽,通過優(yōu)化工藝路徑和裝夾方案,實現(xiàn)了大型復(fù)雜薄壁零件的精確穩(wěn)定性生產(chǎn),保證了零件的高精度、長壽命等性能要求。
技術(shù)團隊舉一反三,將此方法推廣到其他類型零件加工制造中。他們投身于生產(chǎn)現(xiàn)場,調(diào)研其他類型零件裝夾痛點,發(fā)明了多項專利,逐一實現(xiàn)了機身框、機翼加筋壁板、機翼肋等典型航空結(jié)構(gòu)件預(yù)應(yīng)力可調(diào)多點裝夾及隨形裝夾,極大地提升了我國飛機數(shù)字化制造水平,使中航西飛在大飛機加工技術(shù)方面走在了國際前列。
圍繞重點,攻堅克難,多項技術(shù)取得突破性進展。中航西飛技術(shù)團隊發(fā)明的技術(shù)成果《大型復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)的多柔性匹配切削制造技術(shù)及應(yīng)用》榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎,這一技術(shù)成為實至名歸的新一代航空高精尖制造的“左膀右臂”。應(yīng)用此技術(shù),制造精度成倍提高,零件合格率高達100%,極大地提高了我國大飛機生產(chǎn)的年產(chǎn)量。中航西飛的技術(shù)成果不僅應(yīng)用于C919、AG600飛機,還應(yīng)用于“新舟”700、波音737-700、737MAX等飛機零件的數(shù)控加工。
無愧使命,勇毅前行,中航西飛連續(xù)為“航空報國、航空強國”再立新功。2022年,中航西飛申請科技成果鑒定11項,獲得各類科技獎勵20項,申請專利222項,開展科研課題研究150余項,連續(xù)四年多個轉(zhuǎn)化項目獲批航空工業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化獎勵。