顺义重点科技企业风采 | 汉飞破解单晶涡轮叶片数字化加工难题
发布时间：2022-10-05
信息来源：北京顺义微信公众号
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- 涡轮叶片;航空发动机;汉飞航空;航空公司
航空发动机是飞机的心脏，被誉为“现代制造业皇冠”，而发动机当中最重要、最关键部件涡轮叶片就像是“皇冠上的明珠”。北京汉飞航空科技有限公司3年斥资近2亿元人民币，一举突破了新一代航空发动机核心部件单晶涡轮叶片关键加工技术难题，勇摘“皇冠上的明珠”！
汉飞航空公司的科研楼。
小如半个巴掌的单晶涡轮叶片，内里却含大乾坤。航空发动机涡轮叶片的工作环境极为恶劣，需要经受住高温、高转速、高压的考验，达到高安全性、高可靠性。汉飞航空科技有限公司副董事长梅绍华向记者介绍说：“首先是极高温带来的考验，新一代发动机用的单晶涡轮叶片要在近1800摄氏度的环境中长时间工作；其次是高转速，每秒几百转速让叶片承受着巨大的离心力，相当于每个小叶片上都挂着几辆普通小轿车；再次是高压，叶片承受的压力与大型潜水艇在深水中面临的环境无异，同时保证不发生形变；此外还要在复杂的交变载荷状态下长时间安全稳定工作。这对单晶涡轮叶片的材料选取和加工工艺要求极高。”
汉飞航空公司员工正在操作设备。
在汉飞航空的数字化车间，记者看到，一排排多轴、高精度先进的电加工设备正在涡轮叶片上加工气膜孔，叶片之上分布着密密麻麻的起冷却作用的小孔，每个小孔的形状、位置、入角、大小和深浅都不同。要在手掌这么大的叶片上加工几百乃至几千个气膜孔，难度可想而知，这也被业界称为“是航空发动机真正的关键核心技术，是新一代航空发动机量产化的瓶颈”。梅绍华介绍，汉飞航空研发了拥有自主知识产权的设备和系统，包括从多轴电加工机床、高频电源、数控系统、数据采集和测量建模系统、工业机器人到庞大的工业软件。汉飞航空是我国第一个用数字化（数字孪生）加工制造单晶涡轮叶片的公司。经过3年刻苦研发，汉飞航空终于攻克了单晶涡轮叶片数字化、智能化制造技术的难关。
汉飞航空公司的智能化车间。
汉飞航空从源头出发，研制了我国第一条、也是目前唯一一条单晶涡轮叶片数字化、网络化、智能化加工生产线，包括自适应加工算法、数控系统、独特的加工工艺技术、生产设备机床等各个环节。“对每个叶片采集数据、数字化建模，这在叶片的加工中发挥着举足轻重的作用。若打偏一个小孔，整个叶片就报废了。而数字化建模加工可以将成品率提高到90％，成品率的提高，使得单个涡轮叶片成本大大降低，这对于发动机实现量产至关重要。令人可喜的是，这条生产线成功地为我国多种新型航空发动机（包括预研机）进行了数以千计单晶叶片加工，合格率90％以上，世界领先。”梅绍华介绍说。
汉飞航空在世界上首次发明了汉飞自适应加工算法、数字孪生加工算法和等量加工（无余量）算法，并根据这三个算法研制出了航空发动机两大核心技术和装备，即涡轮叶片气膜孔自适应加工技术和装备、整体叶盘微应力多轴复合加工技术和装备。
不懈追求、探索的精神成就了汉飞航空，该公司先后获评国家高新技术企业、中关村高新技术企业、中关村前沿技术企业、北京市专精特新企业等多项荣誉。
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