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智能激光技术有望治愈航空发动机“心脏病”

2016-12-08 09:03
科技那回事
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  谈起前不久牺牲的“金凤凰”余旭,中科院宁波材料所高级研究员张文武一直都在思考,究竟是什么问题导致了飞机发生意外。作为宁波工研院先进制造技术研究所副所长,近年来,张文武带领科研团队,一直在研究智能化激光加工关键技术,而这项技术将被运用于我国下一代航空发动机的核心部件制造。

  今年,张文武团队提出的“涡轮叶片复杂异形气膜孔智能化激光加工关键技术研究”项目,获得了国家自然科学基金-浙江“两化融合”基金的支持,为治愈航空发动机“心脏病”提供了可能。

  复杂异型孔是什么?在实验室里,张文武展示了用智能化激光加工出来的相关产品。在一块复合材料板上,一面是一个个针孔大小的孔,而翻过来,则是一个个“猫耳朵”一样的开槽,而这些井然有序排列着的气孔,就是复杂异型孔。“有了复杂异型孔,高速气流从针孔状的一面吹入,另一面出来的气流因为气孔的形状可以形成一层‘气膜’。”张文武告诉记者,而这将成为航空发动机耐高温的“金钟罩”。

  

智能化激光技术加工的复杂异型孔

  “别看这小小的开孔,在没有智能化激光三维加工技术时,这些气异形孔的加工是非常困难的。”张文武说,传统加工技术不仅耗时多、精度低,同时还会在加工时形成细微的裂纹,为航空发动机的稳定工作埋下安全隐患。“耐高温是航空发动机的关键,而这也正是为什么我国航空发动机提高大修周期必须提高的关键领域之一。”

  智能化激光三维加工是引领性的先进制造技术,张文武表示,项目的研发将分步骤展开,在前期研究基础上,项目从冷却机理出发,系统化解决复杂异型气膜孔的科学设计问题;之后从TBC/高温合金多层材料的激光去除与损伤机理出发,突破异形孔的低损伤单步成型障碍;最后则用宏微结合和特种激光头,实现复杂曲面上异形孔的自动化加工和质量控制,以加速复杂异型孔在国产航空发动机叶片上的应用。

  作为项目主研人员,张文武不仅拥有一腔爱国热情,更是一位充满热情的科普达人。

  1995年,张文武以工程师的身份加入原航天部一院十三所。1998年,为了三维制造的梦想,张文武前往美国,在哥伦比亚大学攻读精密工程专业。哥伦比亚大学毕业后,张文武获得了进入美国通用电气公司(GE)工作的机会,从一名普通的工程师,到带领整个科研团队进行核心技术攻关,张文武潜心研究先进制造工艺十年时间。

  2012年,他毅然选择回国,扎根宁波,开始在国内推广能量场制造与创新方法论,探索适应中国国情的前瞻性工程方法和工具。值得一提的是,张文武不仅仅对科研有激情,对科普也很执着,利用业余时间,他写了多本科普读物,包括长篇科幻小说《地球母亲的节日》和《小豆豆小点点奇遇记》。他希望以科普读物的形式,让更多的人了解科学知识,掌握科学知识。

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