中國突破航發葉片超精細冷加工技術 推力或大幅提升

原標題：中國突破航發葉片超精細冷加工技術 推力或大幅提升

航空發動機被譽為現代工業「皇冠上的明珠」，其製造水平代表著一個國家的科技、工業和國防實力。然而長期以來，受制於極端精密製造技術，航空發動機關重件加工常常出現各種製造缺陷，嚴重影響了新一代航空發動機的研製和生產。為了突破這個難題，西安中科微精光子製造科技有限公司（以下簡稱「中科微精」）開發出國內最高單脈衝能量的26瓦工業級飛秒光纖激光器，研製出系列化超快激光極端製造裝備，實現了航空發動機渦輪葉片氣膜孔的「冷加工」突破，填補了國內空白，達到國際領先水平，為新型航空發動機葉片的研製提供了重要的技術支撐。填補了相關領域的國內空白

在弘光專項項目支持下，西安中科微精光子製造科技有限公司實現了系列化超快激光極端製造裝備的產業化。截至目前，已建成1條核心部件及3條極端精細製造裝備的中試生產線，相關產品已在中國航發商發、中國航發西航、中國航發黎明、貴陽精鑄、中國航發航材院等20餘家航空航天領域優勢單位得到應用，為我國航空航天發動機關重件加工提供了新的加工手段和裝備，有力地推動了我國航空航天發動機領域的技術進步和產業發展。

「超快激光極端智造技術是我國飛機發動機性能提升與發展的革命性技術，航空發動機渦輪葉片氣模孔是微米級，而且葉片中間是空心的，要求對壁不能損傷，我們通過超快激光微加工技術，突破了傳統製造方式加工葉片氣膜孔存在的重鑄層、微裂紋、再結晶等缺陷，解決了航空發動機在超高溫（1700℃）及超高壓等苛刻條件下，造成葉片易產生裂紋、蠕變、侵蝕甚至是斷裂等難題，實現對高壓渦輪葉片氣膜孔『超精細冷加工』的重大突破，顯著提升了發動機壽命及推力，促使我國航空發動機設計、製造等進入了新的發展階段。」中科微精科技發展部經理朱建海表示， 超快激光因具有極短的作用時間和超強的峰值功率等特性，可將作用區域材料直接電離，實現無材料選擇的非熱熔性「冷加工」，獲得傳統工藝無法比擬的超精細、低損傷等加工優勢，已成為航空、航天、電子等領域極端製造的重要手段。

超快激光使材料「來不及發熱」，在航空領域，航空發動機一直被譽為「現代工業皇冠上的明珠」，其製造水平代表著一個國家的科技、工業和國防實力。然而，我國現有加工手段容易導致航空發動機關重件出現各種製造缺陷，嚴重影響了新一代航空發動機的研製和生產。在航天領域，衛星電推進器等關重件存在微米級加工精度、高表面質量、大幅曲面薄壁結構等極端製造瓶頸，極大影響了航天飛行器的性能、壽命及可靠性。

「我們通過超快激光微加工技術突破了傳統製造方式加工葉片氣膜孔存在重鑄層、微裂紋、再結晶等缺陷。」 中科微精科技發展部經理朱建海介紹。那麼，葉片上為何要打孔？為何一定要激光打孔？它的難度有多大？據介紹，這個小孔叫做氣膜冷卻孔，其作用就是解決了航空發動機在超高溫（1700℃）及超高壓等苛刻條件下冷卻問題。

超快激光的優點就是熱量不傳導，不損傷材料，能量來不及釋放該脈衝已經結束，避免了能量的轉移，轉化熱量的存在和熱擴散，實現了真正意義上的激光「冷」加工。所以叫做「冷加工」。通過各種光學鏡讓一束激光在「運動」中完成精準的打孔。相比於電火花、長脈衝等加工方式，超快激光加工不改變材料結構、不產生相變、表面完整性好，已成為航空、航天、電子等領域超精細低損傷的最佳選擇。

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