航空复杂构件精确成形技术基础研究

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1、航空复杂构件精确哦形技木基础研究BasicResearchofPrecisionFormingTechnologyofAviationComplexComponents熊艳才中航工业北京航空材料研究院研究员。博士生导师。主持并圆满完成了国家安全重大基础研究、国防基础研究，国防预研，重点型号攻关等30余项重要课题。成功申请并组建了国防科工委“国防科技工业精密铸造技术研究应用中心”。现主持国防基础科研、国防预研等国防重点项目研究和航空航天重点型号关键复杂铝合金结构件研制等重要科研项目研究及小批量生产任务。

2、发表论文30余篇。9项国防发明专利；中航工业科技成果一等奖1项．二等奖1项；国防5”人才学术技术带头人；第八届中国航空学会青年科技奖；航空报国优秀贡献奖；荣立航空个人一等功1次．二等功1次，三等功3次。54航空翻造技术·2010年第2朋中航工业北京航空材料研究院熊艳才航空复杂构件是指飞机和航空发动机结构中形状结构复杂和(或)组织结构复杂的结构件。精确成形则是采用各种成形方法获得成形完整．尺寸精确、组织结构精确控制以及性能优越．可靠性高零件的工艺方法。凝固成形和塑性成形技术是两种主要的，传统的成形技术，

3、各种大型，薄壁、整体、复杂．精密．优质的铸锻件是飞机和航空发动机的主要承力构件和关键构件，在航空制造业中具有十分的重要地位。精确成形技术是航空制造基础技术之一，针对航空复杂构件的研制生产现状和发展趋势，开展航空精确成形技术基础研究，认清成形机理，掌握成形规律，提出成形过程设计和控制方法，对提高航空复杂构件研制生产水平，实现航空关键构件精确控形和精确控性，提高航空发动机和飞机性能、可靠性和寿命、降低制造成本等具有十分重要的意义。航空复杂构件是指飞机和航空发动机结构中形状结构复杂币口(或)组织结构复杂的结

4、构件。精确成形则是采用各种成形方法获得成形完整、尺寸精确、组织结构精确控制以及性能优越、可靠性高零件的工艺方法。凝固成形和塑性成形技术是两种主要的、传统的成形技术，各种大型、薄壁、整体、复杂、精密、优质的铸锻件是飞机和航空发动机的主要承力构件和关键构件，在航空制造业中具有十分的重要地位。美国在21世纪国防科技战略规划体系中，将材料与制造技术定为优先发展的领域之一，而精密成形技术则是军用飞机制造技的术重要组成部分。随着航空装备的发展，整体、精密、优质的复杂构件应用愈来愈广泛，已成为新一代航空装备的核心，

5、决定了飞机和发动机的性能、可靠性、寿命及经济性。以美国为代表的西方发达国家在先进航空武器装备中广泛应用精确成形的复杂整体构件，以提高武器装备的作战性能、整体结构性能和可靠性，减轻结构重量，缩短研制周期，降低制造成本。例如，美国F—35战斗机要求减少机械jJnT_量90％以上，成本降低66％，实现这一目标势必广泛采用精确成形的复杂整体构件。航空复杂构件精确成形技术发展总趋势是成形构件的复杂整体化、构件成形精确化、成形成性一体化和工艺设计与控制的全程化。也就是说，航空复杂构件精确成形，不仅要控制构件的成形

6、和保证形状尺寸，而且要精确控制构件内部的组织结构，即“精确控形”和“精确控性”。航空复杂构件精确成形已不同于传统意义上的铸和锻，而是多学科交叉和各种先进技术的综合应用。实现航空复杂构件精确成形，必需掌握其成形机理、成型规律以及设计和控制方法。长期以来，由于我国在成形技术基础研究方面的重视程度不够，基础研究不够深入，缺乏系统性和集成性，构件成形缺乏系统的理论指导，依然以经验和反复试制为主要模式进行研制和生产，构件的尺寸精度、性能和可靠性低，成本高，周期长，质量不稳定。例如，传统铸件由于性能和可靠性不够高

7、，一般只能应用于飞机机体的非重要部位，设计安全系数一般都在2左右；机体大型整体锻件规格小(大精密铸造的CAE模拟型钛合金锻件投影面积不足2m2)，材料利用率低(仅为10％～20％左右)。在航空发动机核心部件中，定向空心高温合金叶片合格率也仅为20％～30％左右，单晶空心高温合金叶片合格率则更低。因此，提高航空复杂构件研制生产水平，需针对航空复杂构件精确成形领域共性、关键的技术基础问题展开研究，为先进飞机和发动机研制生产及未来发展奠定基础，起到技术支撑和指导作用。航空复杂构件精确成形领域技术基础问题先进

8、飞机和发动机中成形构件的主要特点如—R(1)形状结构和组织结构复杂。为提高肮空装备性能、可靠性和寿命，减轻结构重量，降低制造成本，缩短制造周期，往往将原来的几个部件组合干一体成形，使其形状结构整体化、薄壁化、复杂化；此外，为实现某些功能，往往将结构与功能一体化，这也使得其形状结构复杂，另外，为满足构件在装备中的使用特点和需要，有的大型整体结构件的组织结构要求均匀，有的不同部位的组织结构要求不一样(如航空发动机双性能整体叶盘等)，有的F一22机翼承力部位复