攀越高峰，綻放中國航空“工業(yè)之花”
—— 記西北工業(yè)大學(xué)張定華團(tuán)隊(duì)

◎ 文 / 周 詹

航空發(fā)動機(jī)——作為飛機(jī)的“心臟”，其關(guān)鍵構(gòu)件的自適應(yīng)精密加工技術(shù)是當(dāng)前制造業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其薄壁構(gòu)件的自適應(yīng)高效高精加工技術(shù)更是當(dāng)前急需解決的世界性難題。自適應(yīng)加工技術(shù)涵蓋了CAD/CAM領(lǐng)域中的數(shù)字化測量、工件裝夾定位、曲面建模、數(shù)控加工編程等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能夠依據(jù)當(dāng)前零件的變形、零件余量的不均勻、不精確的裝夾位置等及時(shí)做出調(diào)整，以適應(yīng)當(dāng)前零件的狀態(tài)，完成特定加工。航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵構(gòu)件在加工過程中需要考慮包括刀軸控制及干涉檢查、變形振動控制、表面完整性控制等“形、性、穩(wěn)”問題，相關(guān)技術(shù)涉及多學(xué)科交叉應(yīng)用，如何將自適應(yīng)加工技術(shù)與其有效結(jié)合推廣應(yīng)用，對航空發(fā)動機(jī)制造業(yè)而言，具有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。

西北工業(yè)大學(xué)張定華團(tuán)隊(duì)與西安三航動力科技有限公司和西安康迪航空技術(shù)發(fā)展有限公司長期合作，致力于航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵構(gòu)件自適應(yīng)精密加工理論與應(yīng)用研究，并在多種航空發(fā)動機(jī)型號的研制與批產(chǎn)中承擔(dān)了大量的研究應(yīng)用工作，尤其在發(fā)動機(jī)各類整體葉盤、大型風(fēng)扇、大小葉片轉(zhuǎn)子等復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的研制中取得了大量的理論成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，先后承擔(dān)了“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)、型號工程空心風(fēng)扇葉片制造技術(shù)、國家自然科學(xué)基金、國家科技支撐計(jì)劃、國防基礎(chǔ)預(yù)研項(xiàng)目、教育部重大項(xiàng)目、博士點(diǎn)研究基金、航空科學(xué)基金等數(shù)十項(xiàng)研究課題。在鈦合金整體葉盤和葉片表面完整性控制、自適應(yīng)加工技術(shù)、復(fù)雜工藝系統(tǒng)建模、復(fù)雜曲面零件多軸聯(lián)動拋光技術(shù)與裝備等方面具有良好的理論基礎(chǔ)與技術(shù)儲備。項(xiàng)目組完成的“航空發(fā)動機(jī)整體葉盤高效精密數(shù)字化冷工藝制造技術(shù)研究與工程應(yīng)用”于2006年獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國防科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，同年入選中國高校十大科技進(jìn)展。

近年來，張定華團(tuán)隊(duì)主要針對典型復(fù)雜薄壁關(guān)鍵構(gòu)件，開展了弱剛性復(fù)雜薄壁構(gòu)件加工變形機(jī)理及工藝控制方法、寬弦空心風(fēng)扇葉片自適應(yīng)加工方法、焊接/修復(fù)整體葉盤自適應(yīng)加工方法、近凈成形/修復(fù)葉片自適應(yīng)加工方法、渦輪葉片激光打孔自適應(yīng)加工工藝方法等研究，開發(fā)了與之匹配的自適應(yīng)加工工藝軟件系統(tǒng)，形成了復(fù)雜薄壁構(gòu)件加工變形控制及自適應(yīng)加工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高了復(fù)雜薄壁構(gòu)件的加工精度和加工效率；針對整體葉盤手工拋光存在的效率低、葉型一致性差、葉片精度難以保證等問題，開展了基于型面曲率變化的接觸輪形變量與砂帶拋光區(qū)域壓力的映射關(guān)系等研究，建立了基于拋光力與運(yùn)動進(jìn)給控制的數(shù)控柔性拋光機(jī)理與方法，提出了基于拋光區(qū)域壓力穩(wěn)定性控制的微位移自適應(yīng)精確控制方法，實(shí)現(xiàn)了整體葉盤的自動化高質(zhì)量拋光；針對航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵重要轉(zhuǎn)動構(gòu)件，開展了難加工材料表面完整性建模及檢測方法、精密切削與磨削表面完整性及抗疲勞機(jī)理、熱/應(yīng)力耦合作用的抗疲勞機(jī)理、多工藝復(fù)合抗疲勞加工工藝方法等研究，揭示了熱/應(yīng)力耦合作用的疲勞失效機(jī)制，掌握了葉片和葉盤類關(guān)鍵重要轉(zhuǎn)動構(gòu)件的抗疲勞機(jī)理，初步建立了多工藝復(fù)合抗疲勞加工技術(shù)原理和工藝方法，形成了葉片和葉盤類關(guān)鍵重要轉(zhuǎn)動構(gòu)件的表面完整性檢測和抗疲勞加工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，改善了此類零件制造過程中壽命短、可靠性差、形似而神不似等問題。

張定華團(tuán)隊(duì)圍繞航空發(fā)動機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵構(gòu)件制造效率低、加工精度和一致性差、壽命短、可靠性差等問題，通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，合作攻關(guān)航空零件制造關(guān)鍵技術(shù)，致力提升我國航空發(fā)動機(jī)的制造能力，共同推動我國航空制造領(lǐng)域的快速發(fā)展。

相信，在強(qiáng)我航空、揚(yáng)我國威的偉業(yè)中，張定華科研團(tuán)隊(duì)將不斷攀越新高峰，中國明天的“工業(yè)之花”必將綻放得更加絢麗！