李曉丹：3D打印技術(shù)為我國(guó)戰(zhàn)機(jī)“圓夢(mèng)深藍(lán)”插上強(qiáng)勁的“翅膀”

王瑞紅

航空工業(yè)的一小步，背后是成百上千項(xiàng)技術(shù)的突破創(chuàng)新。十年來(lái)，在有著“中國(guó)殲擊機(jī)搖籃”之稱的航空工業(yè)企業(yè)——沈陽(yáng)飛機(jī)制造公司（以下簡(jiǎn)稱沈飛），“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”共組建2000余次，解決各類生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題千余項(xiàng)。作為“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”的一員，沈飛工藝研究所航空工業(yè)一級(jí)技術(shù)專家、沈飛高級(jí)主管工程師李曉丹，十年如一日，與“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”的許許多多隊(duì)員一樣，以“羅陽(yáng)精神”為指引，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，把3D打印技術(shù)應(yīng)用在飛機(jī)上，并且達(dá)到規(guī)?；?、工程化，以最短的時(shí)間創(chuàng)造了行業(yè)內(nèi)高端裝備零件生產(chǎn)的奇跡，讓中國(guó)的增材制造技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先位置，為我國(guó)戰(zhàn)機(jī)圓夢(mèng)深藍(lán)插上了強(qiáng)勁的“翅膀”。

立志報(bào)國(guó)勇挑重?fù)?dān)開(kāi)啟研發(fā)

2012年，李曉丹從東北大學(xué)冶金物理專業(yè)博士畢業(yè)后，立志到祖國(guó)和人民最需要的地方效力，她毫不猶豫地進(jìn)入了航空工業(yè)企業(yè)沈飛，并與正在為解決艦載機(jī)攔阻鉤難題而費(fèi)盡心思的沈飛公司總經(jīng)理羅陽(yáng)結(jié)識(shí)?！皻?15艦載機(jī)快上艦的時(shí)候，攔阻鉤的難題一直沒(méi)有解決，羅陽(yáng)就帶著我們這些技術(shù)人員把所有可能的影響因素一項(xiàng)一項(xiàng)列出來(lái)，然后每個(gè)細(xì)節(jié)每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行推敲，不斷地調(diào)整主攻方向和研制模式。我與他只有為數(shù)不多的接觸，但他那股韌勁，到現(xiàn)在也忘不了?！崩顣缘せ貞洝?/p>

2012年年底，羅陽(yáng)在隨“遼寧號(hào)”航母成功完成殲-15艦載機(jī)首次起降試驗(yàn)任務(wù)返港靠岸后，因過(guò)度勞累不幸辭世，犧牲在他熱愛(ài)的崗位上，年僅51歲。2013年，為了加速實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，沈飛公司成立了第一批“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”。帶著對(duì)英雄的緬懷，李曉丹加入了“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”，繼續(xù)完成英雄未競(jìng)的事業(yè)。隨著新型戰(zhàn)機(jī)對(duì)高減重、長(zhǎng)壽命、低成本等方面的需求愈發(fā)迫切，她臨危受命，把科研攻關(guān)的目標(biāo)瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)航空制造領(lǐng)域的前沿——金屬增材制造技術(shù)，勇挑重?fù)?dān)開(kāi)啟研發(fā)。

“增材制造技術(shù)是通過(guò)材料的逐層累加形成零件，這種增量制造的方式也被稱為3D打印技術(shù)。那個(gè)時(shí)候原有的生產(chǎn)方式已觸及‘天花板。我們3D打印的零件主要是原位替代一些傳統(tǒng)難加工的零件，比如零件焊接或生產(chǎn)的時(shí)候有難度、有瓶頸，就會(huì)用3D打印技術(shù)來(lái)替代它?！崩顣缘ふf(shuō)。3D打印技術(shù)對(duì)于那個(gè)時(shí)候的他們來(lái)說(shuō)，別說(shuō)研發(fā)，就是見(jiàn)也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域而言還是一項(xiàng)新材料、新工藝、新技術(shù)，缺乏全面的材料性能數(shù)據(jù)以及完整的工藝流程研究，也缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。無(wú)論是全新的材料、陌生的工藝，還是高新的技術(shù)，在國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域都是一片“空白”，國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域?qū)⒍鄠€(gè)構(gòu)件組合零件進(jìn)行一體化打印的開(kāi)發(fā)幾乎為零。毫無(wú)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，研發(fā)難度極大。國(guó)外別的國(guó)家正在研究，他們心里也沒(méi)底。在這種形勢(shì)下，李曉丹和隊(duì)友們決定加速突破技術(shù)瓶頸、盡快打通生產(chǎn)線，搶在別的國(guó)家之前，盡快突破技術(shù)壁壘。

接受任務(wù)后，李曉丹帶領(lǐng)同樣來(lái)自“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”的7人團(tuán)隊(duì)，同時(shí)開(kāi)展了廠房改造和設(shè)備研制調(diào)試工作，每天加班到深夜。為減少對(duì)設(shè)備的灰塵污染，李曉丹帶著幾名隊(duì)員，用塑料棚將設(shè)備罩起來(lái)，頭戴安全帽，在狹小空間內(nèi)加班加點(diǎn)反復(fù)調(diào)試設(shè)備、驗(yàn)證試驗(yàn)參數(shù)，優(yōu)化工藝流程。雖然條件艱苦，但那個(gè)時(shí)候，滿懷激情的李曉丹和隊(duì)員們的心里只有一個(gè)信念，那就是搶時(shí)間。

增材制造是行業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域，存在很多未知數(shù)和不確定性，也有不少“陷阱”。李曉丹不僅有擔(dān)重任的勇氣，更有不斷解決問(wèn)題的方法。她全身心投入，從設(shè)備安裝、調(diào)試做起，不分晝夜地摸索試驗(yàn)參數(shù)，優(yōu)化工藝數(shù)模，一次次地試驗(yàn)、一次次地改進(jìn)。僅用了28天就研制出了沈飛第一個(gè)3D打印的航空零件——三通管路件，創(chuàng)造了行業(yè)內(nèi)以最短時(shí)間實(shí)現(xiàn)高端裝備使用并具備零件生產(chǎn)能力的奇跡。

“這個(gè)過(guò)程其實(shí)很艱辛，我用一個(gè)月把軟件做出來(lái)，但是用了好幾個(gè)月才把它裝到飛機(jī)上。比如激光選區(qū)熔化的這個(gè)件，它內(nèi)部的組織和常規(guī)的鑄件或者鍛件不太一樣，按照現(xiàn)有的規(guī)范就走不下去，需要去解釋、證明為什么這個(gè)不一樣，不一樣的原理是什么，這個(gè)狀態(tài)到底是對(duì)還是不對(duì)。這些細(xì)節(jié)有時(shí)候挺讓人抓狂?！崩顣缘ふf(shuō)。

以創(chuàng)新“推開(kāi)”我國(guó)航空發(fā)展大門

首戰(zhàn)告捷，打通了典型工藝樣件在公司內(nèi)的全流程試制，這對(duì)于李曉丹團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，仿佛看到了一扇通往成功的大門?；貞洰?dāng)初取得突破時(shí)的感受，李曉丹說(shuō)“它就像一把小刀，在漆黑的夜里豁開(kāi)一個(gè)小口，令人振奮無(wú)比”。然而，有了初次突破，卻并不意味著他們可以停下腳步歇一歇。作為一項(xiàng)軍品，要實(shí)現(xiàn)從“產(chǎn)得出”到“用得上”，還有一段漫長(zhǎng)而艱辛的路要走。隨后的8個(gè)月里，李曉丹帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)埋頭攻關(guān)，僅試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析報(bào)告就完成了800多頁(yè)。為了證明材料合格、工藝合格、零件合格，他們對(duì)所有性能數(shù)據(jù)展開(kāi)了全方位的工藝研究和產(chǎn)品性能測(cè)試，最終，他們以承載著8個(gè)月心血的800多頁(yè)的試驗(yàn)報(bào)告，托舉著第一個(gè)增材制造零件飛上了藍(lán)天。專家對(duì)此項(xiàng)目的評(píng)價(jià)是：實(shí)現(xiàn)多材料、多工藝、多領(lǐng)域工程化應(yīng)用，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。自此，沈飛成為國(guó)內(nèi)主機(jī)廠中首個(gè)自主開(kāi)展增材制造技術(shù)研究并成功將其運(yùn)用到飛機(jī)制造中的單位。

“一個(gè)軟件從‘長(zhǎng)得像到‘能用上，再到大規(guī)模運(yùn)用，是一條艱難的創(chuàng)新路。我們用了八個(gè)月的時(shí)間做了800多頁(yè)的試驗(yàn)，所有的性能數(shù)據(jù)表明，這個(gè)材料合格、這個(gè)工藝合格、這個(gè)零件合格，才能把這個(gè)零件第一次裝到我們的飛機(jī)上?！崩顣缘け硎荆m然研發(fā)過(guò)程無(wú)比艱難，毫無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可借鑒的他們，遭遇了很多困難和挑戰(zhàn)，但之后他們研發(fā)的增材制造零件在飛機(jī)上的大規(guī)模運(yùn)用，卻讓他們團(tuán)隊(duì)的所有人有一種苦盡甘來(lái)的欣慰。

李曉丹曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我的航空夢(mèng)想，就是推進(jìn)新技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，提高效率，提升性能，解放設(shè)計(jì)，讓未來(lái)的戰(zhàn)機(jī)擁有更多的可能性。”她是這么說(shuō)的，也是這么做的。作為“羅陽(yáng)突擊隊(duì)”的一員，理工科博士出身的她是個(gè)敢啃硬骨頭的人，在急難險(xiǎn)重任務(wù)面前，她從沒(méi)退縮過(guò)。她身先士卒、加班加點(diǎn)，組織團(tuán)隊(duì)完成了全部增材零件的并行設(shè)計(jì)、工藝準(zhǔn)備、外廠技術(shù)協(xié)調(diào)，對(duì)新工藝、新材料、新技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)全方位的工藝研究和產(chǎn)品性能測(cè)試。在攻克技術(shù)瓶頸的同時(shí)，她也非常重視新技術(shù)在工程化應(yīng)用過(guò)程中面臨的一些問(wèn)題，致力于節(jié)能降耗，提高研制效率、降低應(yīng)用成本。增材制造技術(shù)研究伊始，沈飛公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)以試錯(cuò)形式為主，研究成本和工作效率難以滿足工程應(yīng)用需求。針對(duì)這一問(wèn)題，她開(kāi)展了增材仿真技術(shù)研究，完成了某型號(hào)課題“鈦合金尾椎尖結(jié)構(gòu)增材成形過(guò)程仿真技術(shù)研究”，掌握了網(wǎng)格劃分、固有應(yīng)變校準(zhǔn)、應(yīng)力分布、變形預(yù)測(cè)等一系列仿真手段，并將仿真技術(shù)應(yīng)用到增材生產(chǎn)線，提高了研制效率，降低了研制成本。

金屬粉末原料費(fèi)用是構(gòu)成增材制造生產(chǎn)成本的重要因素之一，因回收粉的性能未經(jīng)有效驗(yàn)證，目前設(shè)計(jì)只允許上機(jī)產(chǎn)品使用新粉，造成了原材料的極大浪費(fèi)。針對(duì)這一難題，李曉丹完成了《增材制造金屬粉末循環(huán)利用技術(shù)研究》課題，掌握了激光選區(qū)熔化工藝及其專用金屬粉末之間的性能關(guān)系，有效推動(dòng)了增材粉末循環(huán)利用的進(jìn)程。

就是靠著這樣精益求精、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、勇于創(chuàng)新開(kāi)拓的科研精神，她和團(tuán)隊(duì)，在短短幾年的時(shí)間內(nèi)，完成了一次又一次技術(shù)上的突破。2016年10月，她和團(tuán)隊(duì)研制的我國(guó)中型四代機(jī)搭載著數(shù)十項(xiàng)增材制造零件首飛成功，標(biāo)志著我國(guó)增材制造技術(shù)已經(jīng)步入工程化應(yīng)用階段。

2021年，沈飛首次承接某驗(yàn)證機(jī)研制任務(wù)，對(duì)于這個(gè)以前沒(méi)有接觸過(guò)的產(chǎn)品，公司在設(shè)計(jì)與建立快速試制流程體系方面的經(jīng)驗(yàn)是一片空白。公司領(lǐng)導(dǎo)鼓勵(lì)能者“揭榜掛帥”，李曉丹主動(dòng)請(qǐng)纓，帶領(lǐng)“羅陽(yáng)青年突擊隊(duì)”，全力開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。持續(xù)推進(jìn)了“揭榜掛帥項(xiàng)目”——?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品在新型驗(yàn)證機(jī)上使用。在李曉丹及其團(tuán)隊(duì)的努力下，僅用100天便實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、工藝、技術(shù)、檢驗(yàn)“四員合一”，生產(chǎn)出了符合要求的產(chǎn)品，不僅比計(jì)劃提前近一周完成新機(jī)交付，還創(chuàng)造了一個(gè)新的制造模式，實(shí)現(xiàn)了增材制造零件技術(shù)的又一次新突破。

“這些成績(jī)的取得，是‘羅陽(yáng)精神在新時(shí)代里生動(dòng)實(shí)踐的結(jié)果，羅陽(yáng)同志矢志不渝、航空?qǐng)?bào)國(guó)的愛(ài)國(guó)情懷已融入我們的血脈?！泵鎸?duì)自己取得的成績(jī)，李曉丹謙遜地說(shuō)。

航空強(qiáng)國(guó)是一種責(zé)任

十年，彈指一揮間。從設(shè)想到應(yīng)用，從起步到成熟，李曉丹作為見(jiàn)證者、參與者、引領(lǐng)者，經(jīng)歷了增材制造技術(shù)向前發(fā)展的每一步?？梢哉f(shuō)，她和團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)，伴隨著沈飛飛速發(fā)展的每一步。而沈飛每一次的騰飛，都有她和她的“羅陽(yáng)突擊隊(duì)”團(tuán)隊(duì)的汗水。

在十年的奮斗歷程中，李曉丹秉承“大有可為、事在人為、關(guān)鍵在為”的信念，帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)和主要參研了國(guó)家、省市以及公司課題20余項(xiàng)，發(fā)表論文10余篇，使增材制造技術(shù)成功應(yīng)用到航空型號(hào)研制中，在航空零件增材制造研發(fā)生產(chǎn)中勇攀高峰。并且，在國(guó)內(nèi)航空主機(jī)廠中首次實(shí)現(xiàn)了典型零件的自主批量生產(chǎn)和裝機(jī)應(yīng)用，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為推進(jìn)航空行業(yè)增材制造技術(shù)進(jìn)步作出突出貢獻(xiàn)，對(duì)助推航空工業(yè)和其他高端裝備制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展具有重要的軍事效益和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。在行業(yè)內(nèi)首次將自制增材零件應(yīng)用于航空產(chǎn)品上，實(shí)現(xiàn)了增材制造技術(shù)在航空主機(jī)廠的落地，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)用量（重量）達(dá)到復(fù)合材料的1/7，儲(chǔ)備用量預(yù)計(jì)可達(dá)到復(fù)合材料的50%，使我國(guó)成為世界上唯一實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)在飛機(jī)上規(guī)模化、工程化應(yīng)用的國(guó)家。

在李曉丹及其所在的“羅陽(yáng)突擊隊(duì)”隊(duì)員的共同努力下，如今，沈飛公司的3D打印裝機(jī)零件已達(dá)數(shù)百件，技術(shù)能力覆蓋了設(shè)計(jì)、制造、原材料性能檢測(cè)、產(chǎn)品研制、后處理、仿真優(yōu)化、無(wú)損檢測(cè)等領(lǐng)域，在3D打印產(chǎn)品應(yīng)用的廣度與深度上處于行業(yè)領(lǐng)先地位。十年間，殲-15艦載機(jī)體系作戰(zhàn)能力越來(lái)越強(qiáng)，作為航母編隊(duì)體系中的關(guān)鍵一環(huán)，從首次著艦到航母上晝夜起降，從?？胀粨粲?xùn)練再到伙伴式加受油，從單艦到雙航母時(shí)代，殲-15艦載機(jī)規(guī)模化戰(zhàn)斗力已經(jīng)形成，與中國(guó)海軍共同圓夢(mèng)深藍(lán)，壯志凌云馳騁海天。而最讓李曉丹自豪的是，在沈飛增材制造領(lǐng)域還誕生了兩位院士。

？“信仰不是一種學(xué)問(wèn)，信仰是一種行為。只有當(dāng)它被實(shí)踐的時(shí)候，才有意義?！鞭D(zhuǎn)眼間，李曉丹已經(jīng)在沈飛這個(gè)奷擊機(jī)搖籃工作和生活了11個(gè)年頭。？11年來(lái)，她的工作筆記本換了一本又一本，但這句寫在筆記本扉頁(yè)上的話從未改變。從業(yè)11年，在“羅陽(yáng)精神”的感召下，如今的李曉丹，已成長(zhǎng)為航空工業(yè)集團(tuán)一級(jí)技術(shù)專家，她主導(dǎo)的增材制造技術(shù)已在航空領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多型號(hào)、多材料、多領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，還先后參與了30多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制。

？“航空?qǐng)?bào)國(guó)、航空強(qiáng)國(guó)不是一句口號(hào)，也不僅僅是一種榮譽(yù)，而是一份沉甸甸的責(zé)任。作為國(guó)家隊(duì)，我們肩膀上扛著的是大國(guó)重器。增材制造技術(shù)現(xiàn)在已逐漸成為世界各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的重要方向，我國(guó)也高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，把它作為2025年戰(zhàn)略發(fā)展的重點(diǎn)。為了祖國(guó)領(lǐng)空的安全，為了早日實(shí)現(xiàn)航空強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，我將繼續(xù)沖鋒，把科技創(chuàng)新書寫在祖國(guó)的藍(lán)天上。”談到未來(lái)，李曉丹在演講中堅(jiān)定地說(shuō)。

致敬每一位新時(shí)代的筑夢(mèng)人。