航空产业,“硬科技”的宝库

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航空产业网 2021-06-02

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​5月30日,在第5个“全国科技工作者日”到来之际,国务院国资委向全社会发布《中央企业科技创新成果推荐目录(2020年版)》,包括核心电子元器件,关键零部件、分析测试仪器基础软件、关键材料、先进工艺、高端装备和其他8个领域,共178项技术产品。


2021年以来,为促进中央企业科技成果向现实生产力转化,加快成果应用推广,国资委组织开展中央企业科技创新成果征集工作,通过征集遴选、专家评估、专利审核等环节形成《目录》。


航空工业独占鳌头

本次公布的178项目录中,航空航天相关央企一共有五家。入选企业与入选数量如下:

《中央企业科技创新成果推荐目录(2020年版)》,是国资央企践行创新驱动发展战略,努力实现科技自立自强的重要举措,航空航天央企的十四项具体如下:


航空工业在航空航天央企中贡献了7项创新成果,占全部航空航天类央企成果的50%,可谓独占鳌头!包括核心电子元器件、分析测试仪器、先进工艺、高端装备等五个方面。


项目举例与解说

航空产业的科技创新项目,往往有集成度高、跨学科、跨领域等几个特点,不仅是上机产品和制造设备,更有众多的仿真测试类产品。

转台”,就是一种复杂的集光机电一体的设备,在航空航天领域进行半实物仿真和测试,能够模拟飞行器的各种姿态角运动,在飞行器的研制中起着关键的作用。


高动态宽频带五轴飞行仿真转台

此次目录中航空工业出品的高动态宽频带五轴飞行仿真转台就综合了机、电、控制和计算机等多学科的跨学科技术领域,是导弹制导系统半实物仿真系统的主要设备,用于弹体及弹目视线运动模拟,由一个三轴姿态转台和两轴目标转台组成,其中内三轴用于模拟飞行器在空间姿态角度和角速度变化,外二轴模拟飞行器与目标视线角运动。

这类技术最早的技术源流诞生在美国MIT,此前一直是欧美企业的优势领域。例如经过并购后成长起来的Acutronic公司,转台是其主要的产品之一。航空工业自主研发的转台已经达到了与之相当的技术水平。

航空工业在新工艺领域也有项目入选-线性摩擦焊技术(LFW)

航空发动机的设计中,整体叶盘结构是高推重比航空发动机的发展趋势。我国第四代航空发动机也已设计了钛合金整体叶盘结构,但由于制造条件的限制,目前尚采用整体坯料机械加工方案,存在材料利用率低、加工量大、生产效率低等问题,而且无法满足异种钛合金整体叶盘、空心叶片整体叶盘的需求。


整体叶盘有显而易见的优势

线性摩擦焊技术(LFW)是一种固相连接技术,具有接头质量可靠、制造和使用成本低、可实现空心叶片和异种材料整体叶盘及其他构件的制造及修复等优点。采用线性摩擦焊技术(LFW)制造的整体叶盘已在国外多种先进航空发动机例如EJ200、F119、F135及民用客机整体叶盘制造中成功应用。


基本原理并不复杂,难度在于工艺实现

为了打破技术封锁,航空工业进行了线性摩擦焊设备、航空发动机整体叶盘、飞机构件及其他产品的技术开发,经过相关的考核,焊缝性能均满足设计需求。

航空产业也与航天、工程车辆等有高度重合的产业链上游。中国航发的高端液压产品“大功率柱塞泵”就是一个例子。

中国航发做高端液压装备水到渠成,其技术源流来自航空动力燃油与控制,自然延伸到其它动力控制和液压控制领域。目录中的大功率、高压柱塞泵/马达产品性能参数达到国内最高压力(60MPa)、最大额定输出功率(额定输出功率可达446KW)。突破了薄壁高质量表面零件加工及变形控制技术、铜合金表面强化技术、高压复杂流道壳体铸造技术、高精度零件的检测技术以及产品和液压控制与传动系统的试验验证技术等行业瓶颈技术。

高端液压产品尤其是液压泵与马达,是大国重器的支撑。德国的博世力士乐、日本的川崎重工等公司在国际上处于垄断地位。

中国航发这类产品填补国内空白,已经达到博世力士乐公司同类产品的技术水平,已在多型战车和民用车辆上得到广泛应用。产品改变了此类产品长期依赖进口的局面,大幅提升了功率密度和机动性能,成为中国高端液压装备研发制造的重要一员。

值得一提的是,航空运营类的央企东方航空此次也有项目入选:3D打印飞机内饰件技术。


东航应用3D打印的内饰产品

3D打印飞机内饰件技术是运用熔融沉积增材制造工艺为基础结合满足CCAR25部非金属材料防火要求的3D打印材料制造飞机内饰零部件的技术,运用该技术能快速小批量的制造客舱装饰件来解决OEM航材采购周期长、费用昂贵的问题,因此该技术可以降低某些采购周期较长、库存数量较多的零部件、需求不频繁的零部件的库存数量。

与金属结构件的3D打印不同,非金属材料3D内饰件的难点在于适航的防火要求。东航目前已达到国外同类产品,例如Stratasys公司增材制造的技术水平。


航空产业,硬科技的宝库

航空产业对科技创新有极强的需求牵引和带动作用,人类历史的重大创新,元器件、新材料、新工艺、高端装备等多个方面,或多或少的都和航空产业有联系。


XB-70 ©NASA

例如,XB-70超声速轰炸机项目常被认为是一个悲剧项目,但项目虽然中途中止,正是其对减重的严苛要求,催生了对现代产业有巨大影响的革命性产品-“芯片”。

这也提醒我们,不应狭隘和局限的看问题,而要以产业的眼光看科技创新。要以产业的格局看历史演变,以产业的痛点看社会需求


产业,是大江大河。


而看待航空产业,要特别注意产业的大纵深。航空产业是硬科技的宝库,我们需要的仅仅是对项目的洞察力和产业的知识。

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