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    富贵天下心水论坛 航空制造技术有多重要?航空强国的必由之路

    时间:2018-07-20 13:04来源:未知 作者:admin 点击:
    应李志强院长邀请,6月28日下午参加中国航空工业集团公司航空制造研究院科技月学术交流会,并在会上做题为《颠覆性技术和航空发展前瞻》的发言。发言共四部分,分别是:颠覆性技术的本源与涵义,航空产品发展回望与前瞻,航空领域颠覆性技术的预判,关于航空

    应李志强院长邀请,6月28日下午参加中国航空工业集团公司航空制造研究院“科技月”学术交流会,并在会上做题为《颠覆性技术和航空发展前瞻》的发言。发言共四部分,分别是:颠覆性技术的本源与涵义,航空产品发展回望与前瞻,航空领域颠覆性技术的预判,关于航空制造发展的思考。其中,第四部分是为这次活动专门准备的。有幸同李院长、张亚平书记和多位其他院领导,以及百多位科研人员,进行了面对面的交流。李院长在总结讲话中,对我的思考给以关注与肯定,令我倍感欣慰。

    在此,我把第四部分的一部分内容整理成Word文档,以微文形式发布,同更多朋友分享,也由衷希望全集团、全行业管理者和员工,以及更多社会人士,都能关心和参与推动航空制造技术的发展。这是因为,航空工业本质上是高端装备制造业;航空制造业是民族工业的关键组成,是国家实体经济的重要方面。所谓以成败论英雄,评判航空制造业是否忠职尽责,归根到底,要看能不能把好的创意和设计,物化成为有使用价值的航空产品。在长长的产业链条上,制造是决定性的环节,制造是科研与设计的归宿,创新价值在很大程度上要由制造来最终体现。我们有一千条一万条道理,去充分重视航空制造,而绝无理由轻视制造、鄙薄工艺。

    为什么要重视制造?首先,制造几乎是技术的代名词。技术一词来自希腊语,指技能、手的技巧;技术也被称为“工艺科学”。狭义的技术,就是指人类劳动工具的延伸与扩展。广义的技术,是指人类为实现社会需要,或生产产品、或提供服务、或完成特定的目标,而创造和发展出来的手段、方法和技能的集合。在某种意义上,4772跑狗论坛 上合组织登高望远再出发,人类全部生产活动,就是将资源转化为工具,再利用工具去加工资源。因此,制造与技术具有最原始、最天然、最密切的联系。

     

     

    在人类迄今创造和开展的所有大规模生产活动中,航空制造具有最高端的全部属性。它既不同于纯流水线的化工、汽车等产品,又不同于单件或科研性的航天制造;航空制造要在满足用户需求的前提下,以成熟的工艺性和极高的一致性,完成一定批量的规模化生产。其技术门类覆盖全面,产品零组件数量巨大,常为百万量级,结构重量与结构效率的约束极高,对现代制造和极端制造的需求极强烈。

     

     

    下面两张表所展示的内容很有代表性,也很发人深思。前表罗列了航空制造所涉及的技术门类,覆盖全面,而新的技术门类还在不断问世。后表罗列的是,迄今出现和应用于航空的新制造模式与新制造技术。对全社会各领域产生广泛影响的大部分创新模式,都源于航空制造的需要;而相当数量的新制造使能技术,都是在航空领域发端、率先应用和逐步成熟的。

     

     

     

     

    当我们回首航空发展轨迹时,可以清楚地看到,一代材料、一代飞机的规律。但同时,也见证着一代材料、一代制造的进程。作坊式纯手工劳动,让位于工厂化的高效综合作业,进而开启规模化、数字化以及伴生的新组织样式融合发展的现代格局。

     

     

    以飞机的用料为例,从早期的木材、亚麻,经历部分金属,到全金属,再到高性能金属的演革,现正回到以复合材料和生物材料、智能材料为代表的新一代非金属主料的时代。技术进步在历史的卷册上画了一个奇妙的螺旋线。它昭示于我们的是,材料、制造一体化的时代真正到来了,基于新材料和面向制造的设计已成为现实的挑战。

     

     

     

     

    以碳纤维为增强材料的复合材料正是在上世纪50年代顺应航空航天之急需而出现的,现已成为结构用料的主体,在现代军、民机结构中的用量比例已分别高达30%和50%以上。当前,复合材料用于高性能结构、热结构、超轻结构和智能/自适应结构等主要结构样式时,正面临一系列新的挑战,而且这些挑战还都要在适当的成本和高加工效率的约束下应对。

     

     

    正因为航空工业本质上是装备制造业,在我们面临21世纪的使命任务时,不能不高度关注新制造技术的发展。其中,现代制造和极端制造是两大支柱,而智能制造和增材制造是两大热点。现代制造的四大要素是:两化深度融合,面向制造的设计,基于模型的系统工程、先进使能技术与基础技术构筑的支撑环境。极端制造是指制造极大或极小,以及极高性能的器件与功能系统,尤以纳米技术为最。智能制造则不仅是技术的新集成,还将带来航空制造组织与流程的再造。而增材制造正在颠覆传统的减材制造,将创造出更高的质量与效率,并挑战和推动传统设计的变革,如整体性、极简化等。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    我们必须对增材制造的技术前景有足够的认识,因为它的颠覆性作用已经初显,还有巨大的发展潜能有待释放。当我走进北航王华明院士的实验室,为他和他带领的团队所取得的世界领先的成果而喝彩时,同时又深感产业化的急切需求。有六件大事要做:(1)在增材制造的宽广领域(非金属、金属、生物等),就技术体系和航空领域的广泛应用,进行规划与战略布局;(2)以军民融合为契机,找到产学研联合的适当形式,以加快产业化进程;(3)探究机理,优化工艺,改进设计,扩大飞机大型金属结构件的增材制造应用;(4)重视航空发动机领域增材制造技术应用,研究现行技术体系下应用该技术的可能性,研究与结构整体化的互动关系;(5)预判该技术的未来发展,探讨该技术对传统设计的反作用,促进设计、工艺理念与方法变革,寻找跨越和超越的路径;(6)研制系列化增材制造装备,推动与保障增材制造技术发展和应用的迅速扩展。

     

     

     

     

    我们应该把航空制造同国家的强国战略紧密结合。“中国制造2025”谋划了制造业强国战略,提出“创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展”的基本要求。在整个国家战略中,航空制造的地位和所承担任务的难度从未像今天这样高。对于航空而言,不管是军机,还是民机,除了能造出来这样一个“门槛”式的要求外,还有一个必须引起高度重视的产能问题。当F-35的预期产量达到3700架(美国国内占三分之二)、美国洛马公司将在两年内使其年交付量达到350架时,当2017年波音、空客当年交付的客机数双双突破700架、各自又手握万亿美元储备订单时,对比我们的现状,应该生发出空前的压力和紧迫感。制造技术本身虽不能解决产能提升的全部问题,但先进制造技术确能产生基础性支撑和保障作用,从而为产能提升做出重要贡献。

     

     

     

     

    为了更好地规划和推动航空制造技术的发展,我们可否探讨一个“大制造”的概念,即制造不应只被认为是使能技术,而应被看作是“为满足用户需求,实现设计预期,确保全寿命期目标品质实现的一种综合能力”。“大制造”概念的主体是“三个综合”,一是生产组织、流程与使能技术的综合,二是材料制造技术的综合(或称材料制造一体化),三是设计制造的综合(或称设计与制造技术的集成与优化)。在第三个综合里,工艺设计本就是设计的一部分,但这里提出的综合,更加强调设计对新制造技术的牵引,和新制造技术对设计的反作用,它们之间需要迭代和双向互动。

    提升规格后的新的制造院,角色更为重要,任务也更繁重。除了探讨制造理论、创新制造技术、研制制造装备和工具的传统使命外,还应特别注重验证与改进设计,向制造企业、向前端的设计机构和有关单位输出制造知识与经验。同时还有两项重要的管理职能,一是行业制造技术领域的管理职能,通过三师系统(总工程师、总工艺师、总冶金师),特别是后两师,推动制造知识与经验的交流,加快新技术的应用和推广。二是材料领域的部分行业管理职能,限于飞机专有、不得不有的新材料的评价与型号准入、新材料性能测试与表征分析能力的尽快建立。

     

     

     

     

    衷心祝愿制造院树立全球视野,明察行业大势,潜心攻关,不断取得突破,成为航空制造技术的创新中心、输出中心。在新形势下,突出重点地抓好材料制造一体化,特别是复合材料和增材制造,扩展制造业务领域,丰富制造技术门类,以薪火相传、扎实苦干的精神,为实现航空强国梦做出无可替代、彪炳史册的贡献。

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