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为飞机、火箭制“外衣” 他们在“鸡蛋壳”上“雕花” 焦点短讯

发稿时间:2023-05-26 14:29:58 来源: 华夏经纬网

王宇晗教授 受访者 供图


(相关资料图)

中新网上海5月26日电 题:为飞机、火箭制“外衣”  他们在“鸡蛋壳”上“雕花”

记者 郑莹莹

国产大飞机、“中国造”运载火箭……人们看到的是中国高端制造的整体崛起,鲜少留意到:潜藏在背后的一个个工艺突破、一项项技术迭代。

在上海,有这么一个团队,他们由高校学术人“下海”与企业共创。这个团队在“鸡蛋壳”上“雕花”,突破技术难题,为飞机、火箭提供牢固又环保的“外衣”。

在26日揭晓的2022年度上海市科学技术奖中,这项名为“航空航天大型曲面蒙皮/箱底双五轴镜像铣削技术与装备”的项目获得了技术发明奖特等奖。

昂贵的“外衣”:一克重量,一克黄金

“飞机、运载火箭这些飞行器对重量有非常苛刻的要求,我们形容:一克重量,一克黄金。”上海交通大学机械与动力工程学院教授、上海拓璞数控科技股份有限公司董事长王宇晗说。

经过10多年的努力,他的团队解决了飞机、火箭超大超薄“外衣”的加工难题。

蒙皮,被形容为飞行器的“外衣”,它是决定飞机疲劳寿命的主承载零件,占机身面积的80%,占机身重量的21%。

新型飞机的蒙皮最薄处和鸡蛋壳差不多厚,相当于8张A4纸叠加的厚度,或相当于8根头发丝的直径总和。

蒙皮的精密加工是大型客机批量生产的一个重要工艺技术突破口。王宇晗介绍,为了保障安全,飞行器采用了很贵的铝合金蒙皮,加工过程中得去掉蒙皮大部分重量(如中国国产大飞机的“外衣”要去掉蒙皮毛坯90%的重量),然后才能给飞行器“披上”。

“机械加工最怕碰到软的东西,怕刀具一碰上就变形。飞机蒙皮柔软到什么程度?一个手指头按了都会变形,所以以前用化学腐蚀的方法来去除多余的材料。”王宇晗说。

但传统的化学腐蚀方法污染非常严重,需要二十几道工序,占用大量人力,也会出现多种制造缺陷,精度差,阻碍了高性能飞机的研制。据介绍,该项目以“镜像铣削”法代替“化学腐蚀”法,产品精度提高了5倍,产品疲劳寿命提高了10%,大大提升了飞机的性能。

王宇晗说,该团队目前是国内唯一掌握镜像铣削技术的团队,“我们现在已经为国产大飞机提供了12台设备,还为支线客机批量生产提供了全套装备生产线。”

该产品用于航空航天。在火箭方面,中国新一代运载火箭对加工工艺提出新需求。箱底是火箭发射载荷的主承力零件,新一代运载火箭采用液氢液氧燃料,需要保障贮箱在极端低温条件下的承载能力,必须采用整体箱底代替传统拼焊箱底。

这就碰到一个大难题:如何去除蒙皮的多余材料?这时,传统的化学方法已经无法实现了。“镜像铣削”法的应用突破了这个问题,如镜像一般的铣削技术可以整体性地削去多余的材料,让火箭的制造技术又提升了一个层次。

学术人“下海”:坚持求索、助“中国造”更坚韧

上海拓璞数控科技股份有限公司(简称:拓璞)由上海交通大学的5位博士和机床行业的一些企业家组成。

搞学术出身的要“下海”做企业,并不容易。

王宇晗说,作为一名教授,自己擅长远期战略、懂得洞察技术发展,但刚开始的时候,对产品的理解并不深。

他还记得某产品第一次融资时融了1500万元,由于不懂产品研发体系,团队三个月就把这笔钱全部花完了,“我们刚融资的那一年春节,就遇到了财务危机。”

这是个非常痛苦的过程,后来他才理解,即便产品核心精度都达到要求,也并不代表产品就合格了,就如同“手机一点划痕都不能有”一样。

摸索多年,王宇晗总结了搞学术的人“下海”经营企业的两条经验:

一、转型。搞学术出身的,在办企业上需要理解产品。技术和产品相距甚远,要让技术转化为产品、在全球“卖起来”,团队还需要多琢磨。

二、专注。办企业难免每年都会碰到危机,不是财务的危机就是产品质量的危机,团队一定要专注自己的方向,不要因为哪个地方赚钱就往哪“跑”。

科研成果从高校“出生”,到进入社会“成长”,离不开各方的支持。镜像铣削技术的应用背后也有这样的故事。

“高端装备对土地是有需求的,但那时我们没钱,我们赚点钱都投入研发了,没钱去买土地、建厂房。”王宇晗说。

那时候,为了支持企业发展,上海相关部门要给拓璞土地,王宇晗拒绝了,“我的很多朋友都说,你傻啊,上海的土地你不要。我说不要,我要搞研发,我要搞产品。”

后来,厂房是当地政府代建的,所有的装修设施都由政府出资。“整个投资超过2亿元,我们企业搬迁过来只花了200万元,全是政府在建,为我们‘量身定制’。”王宇晗说。

这样的支持,让拓璞这些企业成长起来了。也是这样的支持,让“王宇晗”们甘于在研制上继续求索、在市场上坚持搏击,让“中国造”更坚韧。

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