八、中国战机突飞猛进 得益于3D激光制造技术领先世界
歼-15、歼-16、歼-31……近年来,中国军事科技突飞猛进,以先进战机为代表的各种尖端武器密集亮相,让世界看花了眼。近日,在全国两会上,全国政协委员、歼-15总设计师孙聪爆出了中国军工迅速发展的秘密——领先世界的3D打印技术。这项被英国《经济学人》认为“将推动实现第三次工业革命”的技术,早已引发美国、欧洲诸国的激烈鏖战,“战火”从太空一直蔓延到器官移植,从F-35、F-22等先进武器“烧”到每个人的日常用品,现在中国竟后来居上,确实让美欧大吃一惊。
3D打印助推中国新战机研制
全国两会上汇集着中国最耀眼的各路“明星”,这当然包括全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼-15总设计师孙聪。2012年11月,歼-15舰载机在中国首艘航母“辽宁舰”成功起降,让这位科技明星成了记者追逐的对象。
“对不起,对不起,这些真不能说”,面对记者提出的几个有关舰载机的问题,担心一开口就说出秘密的孙聪始终微笑着守口如瓶,但还是在不死心的记者“逼问”下,透露了不少“秘密”。
“我想说的是,2012年是我国中航工业和我国航空工业井喷之年。让世界震惊的不光是技术,更因为航空工业发展体现了中国速度”,面对记者的提问,孙聪说。作为我国自行设计研制的首型舰载多用途战斗机,歼-15可以说 “高起点,高起步,从一无所有一下子跨越到第三代战斗机的舰载机,歼-15达到美国最先进的第三代舰载机‘大黄蜂’的技术水准。”
从没有技术储备、技术规范、经验、人才队伍的一张白纸做起,歼-15如何实现这一飞跃?孙聪透露,歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念:三维数字化设计改变了设计流程,提高了试制效率;五级成熟度管理模式,冲破设计和制造的组织壁垒,而这与3D打印技术关系紧密。他透露,钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程,主要是主承力部分。
在传统的战斗机制造流程当中,飞机的3D模型设计好后,需要进行长期的投入来制造水压成型设备,而使用3D打印这种增材制造技术后,零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。如果不是采用3D打印的增材制造技术,歼-15战斗机至今能否首飞都很难讲。
“钛合金3D打印技术已用于新机研制”,这一条消息立刻成为媒体瞩目的焦点。记者引述孙聪的话说,钛合金和M100钢的3D打印技术已广泛用于新机设计试制过程。报道称,于去年10月至11月首飞成功的机型,广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分,包括整个前起落架。“2002年,3D打印技术刚萌芽时,我们就进行相关技术研发,通过与北航的合作,目前已具备一定产业能力。”
同时担任“鹘鹰”飞机(歼-31)总设计师的孙聪透露另一个好消息,希望“鹘鹰”飞机未来和歼-20进行高低任务搭配,保持持续打击能力,同时也希望“鹘鹰”的改进版能成为中国下一代舰载机。相信在3D打印技术的支持下,这一天也会很快到来。
美国空军敏锐抓住“3D打印”
用3D打印技术制造战机,中国并不是第一家。1984年,美国开发出从数字数据打印出3D物体的技术,并在2年后开发出第一台商业3D打印机。之所以叫“打印机”,是因为它借鉴了打印机的喷墨技术,只不过,普通的打印机是在纸上喷一层墨粉,形成二维(2D)文字或图形,而3D打印则能“打”出三维的立体实物来。
以一个手电筒为例,3D打印机能通过电脑将手电筒进行立体扫描,创建三维设计图,之后对这个立体原型进行“切片”,分成一层一层的,之后,打印机就将原材料按照设计图一层一层地“喷”上去,直到最终造出一个手电筒来,只不过3D打印机喷出的不是墨粉,而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料。
传统数控制造主要是“去除型”,即在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品,而3D打印则颠覆了这一观念,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过一层层增加材料的方法直接造出任何形状的物体,这不仅缩短产品研制周期、简化产品的制造程序,提高效率,而且大打降低了成本,因此被称为“增材制造”。
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