突破數字化制造技術 大力發展我國航空發動機制造業

西安航空動力股份有限公司工程技術一級專家、高級工程師 何金梅

航空發動機制造技術與裝備的現狀

數控技術經半個多世紀的深入推廣，特別是CAD/CAM數字化制造核心技術的不斷發展，逐漸成為航空發動機產品制造的主要技術手段之一，使得數控車、銑、磨等通用數控機床替代了普通機床成為航空發動機制造業的主要裝備。同時，為了滿足減少機床和夾具、免去工序間的搬運和存儲、提高加工精度及縮短加工周期等現代機械制造加工的需求，新型復合加工機床如數控車銑復合加工中心、數控五坐標加工中心及高效強力磨削機床等各種高端數控設備不斷涌現。如圖1所示，五軸聯動的數控加工方法能完成整體葉盤的復雜型面的大量切削任務，使發動機葉盤制造技術得到巨大的改進；高速、強力數控磨床利用強力成形磨削一次磨出渦輪葉片的榫槽齒形，使葉片榫槽加工變得簡單、高效。這些高端設備為現代航空制造技術的快速發展起到了助推作用。

圖1 五坐標臥式加工中心高速切削

切削加工一直是航空發動機關鍵重要部件的主要制造手段，目前我國正從傳統的機械加工技術向數字化制造技術進行轉變，但數字化制造技術的應用只是局限到現有工作和環節中，簡單地達到縮短周期和提高生產效率的目的，尚未形成大規模數字化生產運作模式。

航空發動機制造技術的新工藝與新裝備

為了確保發動機的可靠性和提高推力，高性能發動機研制采用大量的新材料、新結構，對制造工藝要求也進一步提高，相繼研發出了一系列高性能航空發動機關鍵制造技術，比如：輕量化、整體化結構制造技術、寬弦風扇葉片制造技術及整體葉環制造技術等。

跟蹤世界航空關鍵技術發展形式，圍繞新結構、新材料、新工藝的應用方面以及特殊工藝的總體要求，航空發動機制造技術將大量依靠高速精密加工中心、重型數控設備、高端立臥車銑復合加工中心、特種工藝設備、航空發動機關鍵零件高效精密磨削設備及自動生產線等新型設備和裝置。目前特種加工技術已在各個制造領域展現其優勢，特別是在復雜構件的型腔、型面及微孔的加工中具有顯著優越性，能輕易解決常規加工很難解決的問題，比如激光加工、電子束加工、電火花加工及高壓水射流切割機等特種加工技術已在科研和生產中發揮了積極的作用。圖2所示為真空電子束焊機設備，可利用電子束焊接方法完成發動機整體葉盤的制造。

我國航空發動機制造技術與裝備存在的問題

圖2 特種設備——真空電子束焊機

美國、歐洲國家、日本等國在航空發動機新產品研制中都全面應用了以敏捷制造、精益制造和虛擬制造、復合高效加工及自適應控制為代表的先進數字化制造技術，大大縮短了產品制造周期。但是當前我國的航空發動機企業數字化技術只是在局部實施，應用較分散，在深度和廣度上有待進一步的突破。

隨著航空發動機制造技術的不斷創新，各種加工機床或設備也隨之在功能、精度、效率及剛度等方面取得重要改進，并不斷推動航空制造技術發展。但我國現在還是大量依賴國外進口的高端設備來完成航空發動機關鍵部件的生產加工，這也說明我國的機床設備制造行業在研發和創新方面能力不夠。由于國內外技術水平的差異，在實際生產中，進口設備存在關鍵技術封鎖、先進功能得不到有效的利用和開發、設備維護成本高等問題，如果長期依賴進口設備，那么我國航空制造技術的發展就會很被動，因此我們應該努力追蹤國際先進航空發動機制造技術，拉動國產裝備制造水平。

結語

當前，我國在航空發動機數字化制造技術方面具備了一些經驗和基礎，但是與國際先進的航空發動機制造企業相比，還是有很大的差距。我們要以適合于我國國情的自主研發為主，積極借鑒國外發達國家數字化制造技術的成功經驗，大力發展我國航空發動機制造業，使我國盡快躋身于世界航空發達國家之列。