2023年2月，C919國產(chǎn)大飛機圓滿完成100小時驗證飛行。自2006年國務(wù)院成立大型飛機重大專項領(lǐng)導(dǎo)小組以來，國產(chǎn)大飛機歷經(jīng)17年的設(shè)計研發(fā)，終于飛上了藍天。

在現(xiàn)代航空飛行中，發(fā)動機被稱為飛機的“心臟”，扮演著至關(guān)重要的角色。作為一種高度復(fù)雜和精密的熱力機械，具有研發(fā)難度高且容錯率低的特征，其核心技術(shù)長期受到國外技術(shù)封鎖，研發(fā)難度可想而知。

因此，飛機發(fā)動機的自主研發(fā)有利于降低對進口發(fā)動機的依賴，增強我國的自主創(chuàng)新能力，提高我國的航空工業(yè)水平，對促進我國航空工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

01 燃燒室是飛機發(fā)動機的關(guān)鍵之一

火焰筒是航空發(fā)動機燃燒室的主要組成部件，也是發(fā)動機最重要的受熱部件之一，燃油和壓縮空氣在火焰筒內(nèi)混合燃燒，將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。

｜航空發(fā)動機構(gòu)造

隨著航空發(fā)動機性能不斷提升，航空發(fā)動機燃燒室進口溫度也隨之不斷提高，為保障火焰筒在極端高溫環(huán)境下長時間穩(wěn)定持續(xù)工作，在改進火焰筒材質(zhì)來增加整體耐高溫能力的同時，必須考慮對其進行冷卻降溫，通過在火焰筒合金材料上涂覆陶瓷涂層并結(jié)合氣膜冷卻的方式是目前采用的主要手段之一。

｜發(fā)動機火焰筒

火焰筒氣膜孔的空間分布復(fù)雜、需求位移行程廣、角度分布大，對加工質(zhì)量和加工精度要求都極高。而表面涂敷有熱障涂層的高溫合金因其不導(dǎo)電性，常規(guī)的電火花/電液束方式已無法加工，且不良的加工方法容易造成表面涂層損傷，繼而影響發(fā)動機整體使用壽命。

而超精密激光加工技術(shù)，可以解決以上痛點，實現(xiàn)帶熱障涂層火焰筒異形氣膜孔高品質(zhì)（涂層無掉塊、無開裂、表面無飛濺及燒蝕等缺陷、氣膜孔幾何尺寸和位置度符合設(shè)計要求）制孔。

02 超精密激光加工助力突破“卡脖子”困境

火焰筒氣膜孔加工是航空發(fā)動機制造的核心技術(shù)之一，加工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響發(fā)動機性能、壽命與成本。面對國際上的技術(shù)壟斷，中國必須走出一條自主研發(fā)制造之路，才能真正做到“科技強國”。

｜鈦合金飛機火焰筒上異型孔

航空發(fā)動機被稱為工業(yè)皇冠上的明珠，是飛機飛行的動力，也是促進航空事業(yè)發(fā)展的動力。它具有“四高”的特點，即“高溫、高轉(zhuǎn)速、高負荷、高推比”。此外，民用航空發(fā)動機還要求低噪音、低排放、長壽命。這對我們的超精密激光加工項目的推進提出了高要求。

本項目利用國產(chǎn)連續(xù)激光器/納秒光纖激光器，設(shè)計研制五軸運動控制系統(tǒng)，采用沖擊打孔的模式，實現(xiàn)火焰筒氣膜孔激光加工設(shè)備的國產(chǎn)化。

聲光微納研究所設(shè)計研制的設(shè)備利用高功率脈沖激光結(jié)合自主開發(fā)的高速旋切技術(shù)，可實現(xiàn)氣膜孔的高質(zhì)量加工。這種方法具有加工精度高，熱影響區(qū)小，錐度與孔型可控，加工效率高，熱障涂層剝離量小等優(yōu)勢，并能適配不同類型異形氣膜孔的加工�？蛇m用于含有或者不含有熱障涂層的工件，包括不銹鋼、高溫合金、鈦合金、CMC、CFRP等復(fù)合材料的氣膜孔加工。

03 激光應(yīng)用多領(lǐng)域迅速滲透

超精密激光加工技術(shù)主要用于陶瓷、金屬、玻璃、有機材料等各類材料的精細微加工，加工方式包括激光打孔、激光切切削、激光刻蝕、激光刻槽以及各種異型的微細加工。小到手機等消費電子產(chǎn)品的屏幕切割、logo打標，大到航空發(fā)動機的火焰筒、新能源汽車等，激光精密加工滲透至各個領(lǐng)域。

｜激光打孔加工

｜國產(chǎn)新能源汽車出海

目前，超快激光技術(shù)已日趨成熟，能解決許多常規(guī)方法難以達到的高、精、尖、硬、難等加工問題。且超快激光精密加工裝備將朝著自動化、數(shù)字化、智能化的方向高速發(fā)展，可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟和社會效益。

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