攀越高峰，绽放中国航空“工业之花”—— 记西北工业大学张定华团队

◎ 文 / 周 詹

航空发动机——作为飞机的“心脏”，其关键构件的自适应精密加工技术是当前制造业研究的热点和难点，尤其薄壁构件的自适应高效高精加工技术更是当前急需解决的世界性难题。自适应加工技术涵盖了CAD/CAM领域中的数字化测量、工件装夹定位、曲面建模、数控加工编程等多项关键技术，能够依据当前零件的变形、零件余量的不均匀、不精确的装夹位置等及时做出调整，以适应当前零件的状态，完成特定加工。航空发动机关键构件在加工过程中需要考虑包括刀轴控制及干涉检查、变形振动控制、表面完整性控制等“形、性、稳”问题，相关技术涉及多学科交叉应用，如何将自适应加工技术与其有效结合推广应用，对航空发动机制造业而言，具有创新性和挑战性。

西北工业大学张定华团队与西安三航动力科技有限公司和西安康迪航空技术发展有限公司长期合作，致力于航空发动机关键构件自适应精密加工理论与应用研究，并在多种航空发动机型号的研制与批产中承担了大量的研究应用工作，尤其在发动机各类整体叶盘、大型风扇、大小叶片转子等复杂结构产品的研制中取得了大量的理论成果与实践经验，先后承担了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项、型号工程空心风扇叶片制造技术、国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国防基础预研项目、教育部重大项目、博士点研究基金、航空科学基金等数十项研究课题。在钛合金整体叶盘和叶片表面完整性控制、自适应加工技术、复杂工艺系统建模、复杂曲面零件多轴联动抛光技术与装备等方面具有良好的理论基础与技术储备。项目组完成的“航空发动机整体叶盘高效精密数字化冷工艺制造技术研究与工程应用”于2006年获国家科技进步二等奖、国防科学技术一等奖，同年入选中国高校十大科技进展。

近年来，张定华团队主要针对典型复杂薄壁关键构件，开展了弱刚性复杂薄壁构件加工变形机理及工艺控制方法、宽弦空心风扇叶片自适应加工方法、焊接/修复整体叶盘自适应加工方法、近净成形/修复叶片自适应加工方法、涡轮叶片激光打孔自适应加工工艺方法等研究，开发了与之匹配的自适应加工工艺软件系统，形成了复杂薄壁构件加工变形控制及自适应加工相关标准和基础数据，提高了复杂薄壁构件的加工精度和加工效率；针对整体叶盘手工抛光存在的效率低、叶型一致性差、叶片精度难以保证等问题，开展了基于型面曲率变化的接触轮形变量与砂带抛光区域压力的映射关系等研究，建立了基于抛光力与运动进给控制的数控柔性抛光机理与方法，提出了基于抛光区域压力稳定性控制的微位移自适应精确控制方法，实现了整体叶盘的自动化高质量抛光；针对航空发动机关键重要转动构件，开展了难加工材料表面完整性建模及检测方法、精密切削与磨削表面完整性及抗疲劳机理、热/应力耦合作用的抗疲劳机理、多工艺复合抗疲劳加工工艺方法等研究，揭示了热/应力耦合作用的疲劳失效机制，掌握了叶片和叶盘类关键重要转动构件的抗疲劳机理，初步建立了多工艺复合抗疲劳加工技术原理和工艺方法，形成了叶片和叶盘类关键重要转动构件的表面完整性检测和抗疲劳加工相关标准和规范，改善了此类零件制造过程中寿命短、可靠性差、形似而神不似等问题。

张定华团队围绕航空发动机制造技术领域中关键构件制造效率低、加工精度和一致性差、寿命短、可靠性差等问题，通过产学研协同创新，合作攻关航空零件制造关键技术，致力提升我国航空发动机的制造能力，共同推动我国航空制造领域的快速发展。

相信，在强我航空、扬我国威的伟业中，张定华科研团队将不断攀越新高峰，中国明天的“工业之花”必将绽放得更加绚丽！