國家科學技術獎之航空製造:工業之花燦爛開放

2020-11-25 中國航空..

航空製造業被譽為「工業之花」,飛機是人類有史以來最複雜最精密的工業產品,是一個國家科技、工業和國防實力的重要標誌。航空技術涉及冶金,材料,機械加工,機械製造,熱力學,空氣動力學,流體力學,控制學,等等,基本上把工科的學科統統算上,75%以上都要把自己的最高成就獻給航空製造業。國家科學技術獎勵大會每年舉行一次,設立五項國家科學技術獎,近年來不少獲獎項目與航空有關,或在航空製造領域發揮了重大作用,特選登部分航空製造獲獎項目。

高溫/超高溫塗層材料技術與裝備項目

要提高發動機推重比,提高渦輪前進口溫度是重要途徑之一,將低熱導率的陶瓷材料塗覆於高壓渦輪葉片的表面所形成的熱障塗層,可以有效地降低葉片表面的溫度,提高渦輪前進口溫度。但是一直以來,只有烏克蘭和德國在這方面有自主生產能力。本項目填補了我國在此領域的眾多「空白」,研製生產了具有我國自主智慧財產權的塗層製備關鍵設備,極大地保障了航空發動機葉片的長壽命和高可靠性。目前,項目研究成果已經在我國高性能航空發動機上獲得批產應用。

碳陶飛機剎車功能 複合材料的研製與應用

該項目發展的碳陶飛機剎車盤,具有剎車性能好、力學性能優、剎車安全可靠和性價比高等優點。該項目有三大關鍵技術,包括可控可調製備技術、雙功能防護塗層技術和剎車機輪的匹配技術。項目可在高檔轎車、重型汽車、重型機械和高速列車等領域轉化,可形成年數十億元產值的產業規模,推動我國交通運輸等相關行業的技術進步和產業升級。

長壽命耐高溫氧化/燒蝕塗層防護機理與應用基礎

項目促進了超高溫碳基複合材料與塗層領域的發展,使我國抗氧化/燒蝕塗層理論研究躋身國際前沿水平。成果已成功用於支撐多型跨代高技術裝備的定型與研製,解決了國家重大戰略亟需的多項關鍵超高溫材料應用難題,取得顯著效益。

飛機複雜結構件數控加工動態特徵技術及應用

李迎光教授團隊在國家科技重大專項、國家重大型號任務以及國家自然科學基金的支持下,歷經十年聯合攻關,提出了加工動態特徵建模方法,突破了快速數控編程和自適應加工等關鍵技術,形成了飛機結構件數控加工動態特徵技術體系。該成果已功應用於多個飛機型號複雜結構件的研製生產,顯著提升了我國飛機複雜結構件的研製生產,顯著提升了我國飛機複雜結構件的製造水平和我國航空製造業的國際競爭力,社會和經濟效益顯著。

復現高超聲速飛行條件激波風洞實驗技術

面向國家重大科技項目和學科基礎研究需求,利用中科院力學所獨創的反向爆轟驅動方法,進一步提出了激波管縫合運行、噴管起動、激波幹擾的弱化、高壓爆轟驅動、二次波的運動及其控制等系列激波風洞創新技術,研製成功了國際首座可復現高空高速飛行條件、試驗氣體為潔淨空氣、試驗時間超過100ms的超大型高超聲速激波風洞,整體性能處於國際領先水平。該風洞同時達到了「復現氣流總溫和總壓」「產生純淨試驗氣體」「滿足基本試驗時間需求」和「能夠全尺寸或接近全尺寸模型試驗」等四項關鍵技術指標,實現了高超聲速飛行器地面試驗的復現能力,為我國重大工程項目的關鍵技術和高溫氣體動力學基礎研究提供了不可替代的試驗手段。

高性能輕量化構件局部加載精確塑性成形成性一體化製造技術

該項目歷經16 年努力,發明並開發了實現創新思路的成套方法和模具裝備,在國際上突破了瓶頸難題。該項目顯著提升了塑性加工的成形極限、成形質量和成形能力與水平,實現了難變形材料大口徑薄壁彎管件、鈦合金整體隔框、面內彎曲(含型材彎曲)件和大型薄壁異形件4 大類關鍵高性能輕量化構件規模化高端製造,產生了顯著經濟和社會效益。

飛機鈦合金大型複雜整體構件雷射成形技術

王華明團隊針對難加工大型複雜關鍵構件雷射快速成型技術中的一系列問題,提出了內應力離散控制等新方法,突破了飛機用鈦合金大型主承力構件雷射成型技術中的瓶頸,成功地製造出大尺寸、複雜結構、性能符合要求的鈦合金主承力關鍵構件。相關研究成果已在我國大型飛機等多型飛機的研製和生產中得到應用,成為世界上率先實現裝機工程應用的國家。

飛機數位化裝配若干關鍵技術及裝備

飛機裝配技術和水平充分體現了一個國家航空製造業核心競爭力的高低,該項目結合國家重大戰略需求,在飛機數位化裝配技術領域,經過長期研究,攻克了一系列科學和技術難題,高質量完成了國家科研任務。本項成果的成功應用,標誌著我國繼美歐之後,成為具有獨立研製飛機數位化裝配技術裝備和系統的國家,打破了西方國家在飛機裝配領域的技術封鎖和市場壟斷,開創了我國飛機裝配技術的嶄新發展模式。

二十二種型號飛機載荷譜關鍵技術及應用

飛機在研製過程中的一項最重要核心技術是保障飛行安全,不發生疲勞破壞。本項研究針對歐美國家採用多架飛機進行載荷譜飛行實測和用於機群定壽、延壽,而我國採用一架飛機進行載荷譜飛行實測和用於機群定壽、延壽,保障飛行安全的國情而取得的原創性發明成果,成功地解決了我國採用一架飛機進行載荷譜飛行實測和用於機群定壽、延壽,保障飛行安全的重大關鍵技術難題,已用於數千架飛機定壽、延壽和新機目標壽命可靠性設計,大幅提高了我國系列飛機安全使用壽命,經濟、社會和軍事效益重大,為我國系列飛機飛行安全提供了技術支撐和保障。

12000噸航空鋁合金厚板張力拉伸裝備研製與應用

高性能鋁合金厚板是現代航天、航空、船舶工業、武器裝備發展必不可少的關鍵材料,目前全球只有少數發達國家能夠規模化生產。大型張力拉伸機作為高性能鋁合金厚板生產的關鍵裝備,用於對其進行拉伸處理,提升鋁合金厚板的性能,使之具備高強度、高韌性、低內應力等特點,以滿足航空結構件的設計與製造要求。因此,開發研製萬噸級鋁合金板張力拉伸機,生產出滿足航空航天、國防軍工和國民經濟建設需求的鋁合金厚板,是我國裝備製造業以及鋁加工業迫切的任務。該裝備自2011年投產以來,累計生產航空用三大系列鋁合金厚板超3萬噸。目前,該技術裝備已成功為國產C919等大型飛機製造批量提供寬厚板材。

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高溫/超高溫塗層材料技術與裝備項目

要提高發動機推重比,提高渦輪前進口溫度是重要途徑之一,將低熱導率的陶瓷材料塗覆於高壓渦輪葉片的表面所形成的熱障塗層,可以有效地降低葉片表面的溫度,提高渦輪前進口溫度。但是一直以來,只有烏克蘭和德國在這方面有自主生產能力。本項目填補了我國在此領域的眾多「空白」,研製生產了具有我國自主智慧財產權的塗層製備關鍵設備,極大地保障了航空發動機葉片的長壽命和高可靠性。目前,項目研究成果已經在我國高性能航空發動機上獲得批產應用。

碳陶飛機剎車功能 複合材料的研製與應用

該項目發展的碳陶飛機剎車盤,具有剎車性能好、力學性能優、剎車安全可靠和性價比高等優點。該項目有三大關鍵技術,包括可控可調製備技術、雙功能防護塗層技術和剎車機輪的匹配技術。項目可在高檔轎車、重型汽車、重型機械和高速列車等領域轉化,可形成年數十億元產值的產業規模,推動我國交通運輸等相關行業的技術進步和產業升級。

長壽命耐高溫氧化/燒蝕塗層防護機理與應用基礎

項目促進了超高溫碳基複合材料與塗層領域的發展,使我國抗氧化/燒蝕塗層理論研究躋身國際前沿水平。成果已成功用於支撐多型跨代高技術裝備的定型與研製,解決了國家重大戰略亟需的多項關鍵超高溫材料應用難題,取得顯著效益。

飛機複雜結構件數控加工動態特徵技術及應用

李迎光教授團隊在國家科技重大專項、國家重大型號任務以及國家自然科學基金的支持下,歷經十年聯合攻關,提出了加工動態特徵建模方法,突破了快速數控編程和自適應加工等關鍵技術,形成了飛機結構件數控加工動態特徵技術體系。該成果已功應用於多個飛機型號複雜結構件的研製生產,顯著提升了我國飛機複雜結構件的研製生產,顯著提升了我國飛機複雜結構件的製造水平和我國航空製造業的國際競爭力,社會和經濟效益顯著。

復現高超聲速飛行條件激波風洞實驗技術

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高性能輕量化構件局部加載精確塑性成形成性一體化製造技術

該項目歷經16 年努力,發明並開發了實現創新思路的成套方法和模具裝備,在國際上突破了瓶頸難題。該項目顯著提升了塑性加工的成形極限、成形質量和成形能力與水平,實現了難變形材料大口徑薄壁彎管件、鈦合金整體隔框、面內彎曲(含型材彎曲)件和大型薄壁異形件4 大類關鍵高性能輕量化構件規模化高端製造,產生了顯著經濟和社會效益。

飛機鈦合金大型複雜整體構件雷射成形技術

王華明團隊針對難加工大型複雜關鍵構件雷射快速成型技術中的一系列問題,提出了內應力離散控制等新方法,突破了飛機用鈦合金大型主承力構件雷射成型技術中的瓶頸,成功地製造出大尺寸、複雜結構、性能符合要求的鈦合金主承力關鍵構件。相關研究成果已在我國大型飛機等多型飛機的研製和生產中得到應用,成為世界上率先實現裝機工程應用的國家。

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二十二種型號飛機載荷譜關鍵技術及應用

飛機在研製過程中的一項最重要核心技術是保障飛行安全,不發生疲勞破壞。本項研究針對歐美國家採用多架飛機進行載荷譜飛行實測和用於機群定壽、延壽,而我國採用一架飛機進行載荷譜飛行實測和用於機群定壽、延壽,保障飛行安全的國情而取得的原創性發明成果,成功地解決了我國採用一架飛機進行載荷譜飛行實測和用於機群定壽、延壽,保障飛行安全的重大關鍵技術難題,已用於數千架飛機定壽、延壽和新機目標壽命可靠性設計,大幅提高了我國系列飛機安全使用壽命,經濟、社會和軍事效益重大,為我國系列飛機飛行安全提供了技術支撐和保障。

12000噸航空鋁合金厚板張力拉伸裝備研製與應用

高性能鋁合金厚板是現代航天、航空、船舶工業、武器裝備發展必不可少的關鍵材料,目前全球只有少數發達國家能夠規模化生產。大型張力拉伸機作為高性能鋁合金厚板生產的關鍵裝備,用於對其進行拉伸處理,提升鋁合金厚板的性能,使之具備高強度、高韌性、低內應力等特點,以滿足航空結構件的設計與製造要求。因此,開發研製萬噸級鋁合金板張力拉伸機,生產出滿足航空航天、國防軍工和國民經濟建設需求的鋁合金厚板,是我國裝備製造業以及鋁加工業迫切的任務。該裝備自2011年投產以來,累計生產航空用三大系列鋁合金厚板超3萬噸。目前,該技術裝備已成功為國產C919等大型飛機製造批量提供寬厚板材。

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