攀越高峰，綻放中國航空“工業之花”
—— 記西北工業大學張定華團隊

◎ 文 / 周 詹

航空發動機——作為飛機的“心臟”，其關鍵構件的自適應精密加工技術是當前制造業研究的熱點和難點，尤其薄壁構件的自適應高效高精加工技術更是當前急需解決的世界性難題。自適應加工技術涵蓋了CAD/CAM領域中的數字化測量、工件裝夾定位、曲面建模、數控加工編程等多項關鍵技術，能夠依據當前零件的變形、零件余量的不均勻、不精確的裝夾位置等及時做出調整，以適應當前零件的狀態，完成特定加工。航空發動機關鍵構件在加工過程中需要考慮包括刀軸控制及干涉檢查、變形振動控制、表面完整性控制等“形、性、穩”問題，相關技術涉及多學科交叉應用，如何將自適應加工技術與其有效結合推廣應用，對航空發動機制造業而言，具有創新性和挑戰性。

西北工業大學張定華團隊與西安三航動力科技有限公司和西安康迪航空技術發展有限公司長期合作，致力于航空發動機關鍵構件自適應精密加工理論與應用研究，并在多種航空發動機型號的研制與批產中承擔了大量的研究應用工作，尤其在發動機各類整體葉盤、大型風扇、大小葉片轉子等復雜結構產品的研制中取得了大量的理論成果與實踐經驗，先后承擔了“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項、型號工程空心風扇葉片制造技術、國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、國防基礎預研項目、教育部重大項目、博士點研究基金、航空科學基金等數十項研究課題。在鈦合金整體葉盤和葉片表面完整性控制、自適應加工技術、復雜工藝系統建模、復雜曲面零件多軸聯動拋光技術與裝備等方面具有良好的理論基礎與技術儲備。項目組完成的“航空發動機整體葉盤高效精密數字化冷工藝制造技術研究與工程應用”于2006年獲國家科技進步二等獎、國防科學技術一等獎，同年入選中國高校十大科技進展。

近年來，張定華團隊主要針對典型復雜薄壁關鍵構件，開展了弱剛性復雜薄壁構件加工變形機理及工藝控制方法、寬弦空心風扇葉片自適應加工方法、焊接/修復整體葉盤自適應加工方法、近凈成形/修復葉片自適應加工方法、渦輪葉片激光打孔自適應加工工藝方法等研究，開發了與之匹配的自適應加工工藝軟件系統，形成了復雜薄壁構件加工變形控制及自適應加工相關標準和基礎數據，提高了復雜薄壁構件的加工精度和加工效率；針對整體葉盤手工拋光存在的效率低、葉型一致性差、葉片精度難以保證等問題，開展了基于型面曲率變化的接觸輪形變量與砂帶拋光區域壓力的映射關系等研究，建立了基于拋光力與運動進給控制的數控柔性拋光機理與方法，提出了基于拋光區域壓力穩定性控制的微位移自適應精確控制方法，實現了整體葉盤的自動化高質量拋光；針對航空發動機關鍵重要轉動構件，開展了難加工材料表面完整性建模及檢測方法、精密切削與磨削表面完整性及抗疲勞機理、熱/應力耦合作用的抗疲勞機理、多工藝復合抗疲勞加工工藝方法等研究，揭示了熱/應力耦合作用的疲勞失效機制，掌握了葉片和葉盤類關鍵重要轉動構件的抗疲勞機理，初步建立了多工藝復合抗疲勞加工技術原理和工藝方法，形成了葉片和葉盤類關鍵重要轉動構件的表面完整性檢測和抗疲勞加工相關標準和規范，改善了此類零件制造過程中壽命短、可靠性差、形似而神不似等問題。

張定華團隊圍繞航空發動機制造技術領域中關鍵構件制造效率低、加工精度和一致性差、壽命短、可靠性差等問題，通過產學研協同創新，合作攻關航空零件制造關鍵技術，致力提升我國航空發動機的制造能力，共同推動我國航空制造領域的快速發展。

相信，在強我航空、揚我國威的偉業中，張定華科研團隊將不斷攀越新高峰，中國明天的“工業之花”必將綻放得更加絢麗！