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工人日报 2017年11月24日 星期一

随着中国对航空领域支持力度的加大,歼15、歼20等一款款新型战斗机横空出世,在这些飞机上,3D打印技术、先进复合材料技术得以有效应用——

航空技术孕育出的民机新希望

本报记者 孙喜保
《工人日报》(2017年11月24日 06版)

11月21日,央视关于我国首个舰载机的报道,让“飞鲨”(歼15)再次进入人们的视野。

一步步走向世界前列

5年前的11月底,我国自主研发的舰载机“飞鲨”首次在航母辽宁舰上着舰和滑跃起飞,实现了中国战斗机从岸基到舰基零的突破。自那以后,我多款自主研发新型战斗机引起世界的关注。

今年9月,中国自主研发的首款四代轻型战机歼20正式列装部队,标志着我国飞机研发生产能力从三代机跨向四代机。另外一款重型四代机“鹘鹰”(歼31)也于2014年首飞成功,一旦完成所有的测试,也将具备生产能力。

由于各种原因,许多人不仅不了解我国的航空工业,甚至还分不清航空与航天到底有什么区别,认为中国的航天世界一流,但是航空与世界的差距很大。但以歼15、歼20、歼31为代表的战斗机陆续研制成功,正颠覆人们的固有印象。

近日,记者走进中国航空工业沈阳飞机工业集团有限公司(沈飞)和航空工业沈阳飞机设计研究所(沈阳所)采访了解到,虽然在发动机等少数核心领域距离美国、欧洲尚有差距,但中国战斗机的研制在许多新技术、新材料、新设计领域已经走在了前列。

在沈飞和沈阳所的采访中,记者获悉,以增材制造技术(3D打印技术)、先进的复合材料制造技术为代表的许多世界领先技术,已经广泛用在他们的产品上。

指着厂房里一架黑色英武的“鹘鹰”战机,一位研发制造的负责人告诉记者:“这款飞机大量使用了增材制造技术和先进的复合材料制造技术,比三代机不仅减轻了重量,而且大幅减少了零件的使用,增加了飞机的强度。”

记者近观“鹘鹰”:优美的线条,强劲的肌肉,浑身散发着力量。作为国内第二款四代战机,其具有良好的隐形作用,不同于歼20的是,这是一架重型机,一旦投入使用,其载弹量更多,作战半径更大,会与歼20形成轻重四代机体系。

据介绍,四代战机是最先进的战斗机,目前世界上仅美国同时拥有两款,即便俄罗斯这样的传统军工强国,也只有一款。一旦这款飞机试飞成功,中国就将成为第二个同时拥有两款四代战机的国家。

一步步攻克技术堡垒

“研制一代新机、掌握一代技术”,这在“鹘鹰”身上体现最为明显。据悉,研制“鹘鹰”攻克了数百项关键技术,其中最典型的就是增材制造技术的广泛使用。

据沈阳所副所长邓吉宏介绍,这一技术采用材料逐渐累加的方法制造实体零件,即把粉末状材料通过各种手段,重新加工成想要的形状,完全区别于以往的零件制造方法,属于一种增量制造方式。

沈飞从21世纪初就开始进行增材制造技术的探索研究应用,在多年实验的基础上,2014年引进国际上最先进的激光选区融化成形设备,并与国内一些专业研究机构联合研制了大型激光熔覆同轴送粉设备,用于复杂零部件的“打印”。

在沈飞的增材制造车间里,一个个被打印出来的飞机零部件摆在那里,看起来奇形怪状,拿在手上又相当轻便。一台激光增材设备正在工作,工作人员向记者演示如何用激光将粉末一层层铺好,最终打印出想要的零件。

据悉,这些零部件通过激光打印的办法,生产周期会缩短到原来的十分之一,甚至更短,材料的使用率也高达90%。

“迄今为止,已建立了包括铝合金、钛合金等材料的完整增材制造体系,成功研制了多个复杂异形难加工零件,并在多个主力机型上实现装机应用。”邓吉宏说。

据了解,正是因为采用了这一技术,目前沈飞解决了批产飞机复杂异形金属构件难加工、周期长、生产成本高等企业长期面临的难题,极大地提高了产品质量,降低了生产成本。得益于这一技术,“鹘鹰”从研制到首飞仅用时13个月,创造了国内军机自主研制的新纪录。

战斗机的生产不仅需要许多复杂零部件,更需要保证机身的坚固、轻量化。然而,从传统的金属工艺来讲,这往往是一对矛盾。新一代复合材料的使用,有效解决了这一矛盾。

在沈飞复合材料厂房里,一件件冲压而成的材料躺在那里,等待着装备到飞机上。据科研人员介绍,这种材料强度高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀,便于大面积整体成型。“鹘鹰”战机相关负责人称,正是大量采用了这种复合材料,该战机减少了大量的锻、铸、焊等传统程序,提高了飞机的整体性,且重量也比同等体量的三代机轻了很多。

据了解,航空技术属于军民通用技术,在这一领域,欧美国家对我国实施严格的技术封锁。如今,随着“飞鲨”和“鹘鹰”的自主研制成功,我国已探索、突破了许多关键技术和工艺,并已经开始将其用于我国的民机制造领域,C19大型客机、国产ARJ21支线客机身上都有这些技术工艺的应用。这些突破正在孕育民机的新希望。

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