國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)背后的超精密激光加工技術(shù)（CRT激光焊接系統(tǒng)）

在現(xiàn)代航空飛行中，發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為飛機(jī)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(jī)械，具有研發(fā)難度高且容錯(cuò)率低的特征，其核心技術(shù)長(zhǎng)期受到國(guó)外技術(shù)封鎖，研發(fā)難度可想而知。

因此，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)有利于降低對(duì)進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴，增強(qiáng)我國(guó)的自主創(chuàng)新能力，提高我國(guó)的航空工業(yè)水平，對(duì)促進(jìn)我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1、燃燒室是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵之一

火焰筒是航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的主要組成部件，也是發(fā)動(dòng)機(jī)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。

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能不斷提升，航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)工作，在改進(jìn)火焰筒材質(zhì)來(lái)增加整體耐高溫能力的同時(shí)，必須考慮對(duì)其進(jìn)行冷卻降溫，通過(guò)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。

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(duì)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(wú)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(dòng)機(jī)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(diǎn)，實(shí)現(xiàn)帶熱障涂層火焰筒異形氣膜孔高品質(zhì)(涂層無(wú)掉塊、無(wú)開(kāi)裂、表面無(wú)飛濺及燒蝕等缺陷、氣膜孔幾何尺寸和位置度符合設(shè)計(jì)要求)制孔。

2、超精密激光加工助力突破“卡脖子”困境

航空發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為工業(yè)皇冠上的明珠，是飛機(jī)飛行的動(dòng)力，也是促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。它具有“四高”的特點(diǎn)，即“高溫、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、高推比”。此外，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)還要求低噪音、低排放、長(zhǎng)壽命。這對(duì)我們的超精密激光加工項(xiàng)目的推進(jìn)提出了高要求。

本項(xiàng)目利用國(guó)產(chǎn)連續(xù)激光器/納秒光纖激光器，設(shè)計(jì)研制五軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用沖去打孔的模式，實(shí)現(xiàn)火焰筒氣膜孔激光加工設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。

聲光微納研究所設(shè)計(jì)研制的設(shè)備利用高功率脈沖激光結(jié)合自主開(kāi)發(fā)的高速旋切技術(shù)，可實(shí)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(shì)，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復(fù)合材料的氣膜孔加工。

3、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(jī)材料等各類材料的精細(xì)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(xì)加工。小到手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的屏幕切割、logo打標(biāo)，大到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的火焰筒、新能源汽車等，激光精密加工滲透至各個(gè)領(lǐng)域。

目前，國(guó)內(nèi)激光技術(shù)已日趨成熟，能解決許多常規(guī)方法難以達(dá)到的高、精、尖、硬、難等加工問(wèn)題。且激光精密加工裝備將朝著自動(dòng)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(jì)和社會(huì)效益。