新型制造工藝有望替代傳統技術。
中國成功完成全國產3D打印微型渦噴發動機的首次飛行試驗,這一突破為攻克航空動力難題探索了新路徑。中國航發集團(AECC)在公告中表示:"此次首飛成功為我國未來先進航空發動機研發奠定了更為堅實的技術基礎。"
本周二在內蒙古自治區進行的試飛中,該發動機最大飛行高度達4000米(13000英尺)。本次試驗的核心價值在于其制造工藝 —— 這是中國首臺通過飛行驗證的160公斤級推力渦噴發動機,其生產全程采用增材制造與多學科拓撲優化相結合的技術。
該設計技術通過計算模型確定零部件結構的最優材料分布方案,理論上能在減輕重量的同時提升強度。借助3D打印實現這種優化設計后,工程師可制造出傳統鑄造鍛造技術難以加工的復雜一體化部件。這項制造工藝有望替代長期制約中國航空業的傳統生產方式。
數十年來,中國持續致力于擺脫軍民飛機對外國發動機的依賴,這種依賴性始終是戰略與產業層面的薄弱環節。單晶渦輪葉片等部件所需的尖端冶金與精密工程技術長期制約行業發展,而增材制造或能幫助突破這些歷史性技術壁壘,加速研發與原型機制造進程。
關鍵技術應用前景
盡管這是中國航空工業的重要突破,但全球航空領域應用增材制造已有成熟先例。近十年來,GE航空等西方企業已在其暢銷的LEAP商用航空發動機燃油噴嘴等部件采用3D打印技術以提升性能與耐久性,普惠公司同樣將該技術用于多種非關鍵部件。中國航發試驗的突破性在于實現了整臺發動機的全流程增材制造,若該技術具備可擴展性,將產生更深遠影響。
此類超輕型發動機最直接的應用領域是無人機系統,尤其適用于大型高速無人機。盡管試飛成功,仍存在重大挑戰:從單一原型機驗證到實現穩定工業化量產是復雜系統工程,需要突破高溫金屬粉末材料研發、確保產品一致性的嚴格質控體系,以及驗證發動機長期可靠性與使用壽命的耗時認證流程。此次飛行標志著設計與制造理念的進步,但在高性能關鍵領域部署該技術仍處于早期階段。
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