
高端航空装备,如大型运输机和先进战机,是的重器,是立国之本。这些翱翔天际的国之重器,由成千上万个精密零部件组成,每一个部件都至关重要。其中,零件的制孔精度高达0.02mm,稍有差池都可能影响飞行安全。
飞机内部结构紧凑,材料多样,制孔面临诸多挑战。例如机翼部装环节,空间狭小,存在许多肋板阻碍,实现复合材料与金属强异质叠层结构的高效率、高质量钻孔作业是一项世界性的技术难题。
在第十四届“挑战杯”大学生创业计划竞赛全国总决赛中,大连理工大学机械工程学院的研究生常宇豪展示了一项令人瞩目的技术成果:智能化灵巧加工装备。这款装备仅有A4纸大小,却能在0.1秒内识别不同材料并匹配参数,加工精度高达IT7级,效率提升5倍以上,为高端航空装备的研制与批量生产提供了有力保障。
此前,常宇豪从贾振元院士的科普中了解到复合材料的广泛应用及其在飞机制造中的重要作用。进入大工机械工程学院后,他进一步了解到自动化普及的今天,我国飞机制造的许多部件仍依赖人工完成。的一些先进机型如F35和B787则通过小型加工装备实现了半自动、全自动化生产,产能远超我国。
飞机内部结构虽然尺寸庞大,但空间狭小,需要在复杂环境下加工近百万个孔。传统的大型制孔机床难以满足飞机的加工需求。常宇豪团队受啄木鸟的启发,提出了变革加工模式,将传统的“包容式”加工转变为直接固定在零件上的“在体”加工。
经过数年的研发,团队创新了空间降维式传动方案,提出了性能分级与全局最优设计方法。经过多次实验探索,最终研发出了灵巧加工装备,加工能力大幅提升,加工一个孔的效率达到人工的3倍以上。
面对叠层加工的难题,团队吸纳控制学院的研究生加入,解决了参数匹配的问题。最终,团队的产品成功应用于某型号飞机舱门接头的加工,将加工周期缩短了15天。这是团队成员第一次亲手加工的飞机,让他们无比激动。
这一成果凝聚了无数日夜的努力,产生了28项发明专利、5项软著、8篇高水平论文等成果。团队所研发的设备组件国产化率均在95%以上,特殊要求下可做到零件100%国产,彻底打破了国外的技术。
这一科技赋能生产实际的成果,已经成功应用于航空装备的制造中,并达到国际先进水平。该团队的技术还可以推广到航天、船舶、车辆、能源等领域的高端装备制造中。从刀具到加工利器,报国的精神在一代代大工人心中延续,求新创新的追求也在他们手中接力。这一成果的取得,离不开大连理工大学提供的平台和导师的教导,更离不开团队成员们的共同努力和不懈奋斗。
