我国首台全3D打印涡扇发动机试车成功,航空产业迎来变革曙光


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[导读]近日,首台全3D打印涡扇发动机顺利完成地面试车。

www.188betkr.com 讯近日,由中国科学院工程热物理研究所、中科航星科技股份有限公司、西安交通大学等单位联合研发,西安空天机电智能制造有限公司简称“西空智造”承制的首台全3D打印涡扇发动机,已顺利完成地面试车。该成果是我国在航空发动机增材制造(3D打印)技术应用上的又一重大突破。

颠覆性制造:从“百件组装”到“一体打印”

传统航空发动机是工业制造皇冠上的明珠,其核心部件如压气机、涡轮等,通常由数百甚至上千个精密零件通过复杂的工艺组装而成。这不仅对材料、加工精度和装配技术提出了极致要求,也导致了漫长的研制周期和高昂的制造成本。

本次试车成功的发动机,彻底颠覆了这一传统范式。据承制方西安空天机电智能制造有限公司董事长刘所利介绍,研发团队利用先进的“激光粉末床熔融”等增材制造工艺,将原本需要分开制造、逐个组装的数百个零件,创新性地简化为数量寥寥的几个一体化构件。



“这相当于将一座由无数砖块砌成的复杂建筑,变成了几个一次性‘生长’成型的整体结构。”一位专家如此比喻。这种“化零为整”的制造方式,带来了革命性的优势:核心零部件数量缩减了40%以上,发动机的结构重量也减轻了超过25%。对于追求极致推重比的航空发动机而言,减重即意味着性能的显著提升。

技术内核:释放设计自由,实现性能跃升

3D打印技术的精髓不仅在于“做减法”,更在于它赋予了工程师前所未有的“设计自由”。传统制造技术因受限于模具、刀具等,无法实现许多最优化的复杂结构。而增材制造技术则完美解决了这一痛点。

在此次研发中,团队成功实现了传统技术难以企及的尖端设计:

仿生冷却流道:在高温涡轮叶片内部,可以打印出仿照植物叶脉或人体血管的极其复杂、高效的冷却通道,使冷却效果倍增,从而大幅提升发动机的耐高温性能和工作寿命。

拓扑优化结构:通过算法对零件受力进行分析,只在必要的地方保留材料,生成既坚固又轻盈的“骨骼式”结构,实现效能最大化。

这些精巧的设计使得发动机高温部件的散热效果更好、运转能耗更低,整体可靠性获得质的飞跃。

应用前景:从无人机到未来民航的广阔蓝图

涡扇发动机相较于此前已实现3D打印的涡喷发动机,结构更为复杂、研发难度更大,但其优势也更为突出——燃油消耗率可以降低20%至40%。这对于现代航空器意味着运营成本的大幅降低和航程的显著增加。



据悉,这款成功试车的全3D打印涡扇发动机将率先应用于高空长航时无人机、靶机及中小型飞行器。这不仅能为这些飞行平台带来更强大、更经济的“心脏”,更深远的意义在于,它为未来大型民用航空发动机的3D打印技术应用进行了至关重要的实践探索和技术验证。

结语

业内专家指出,全3D打印涡扇发动机的成功,不仅仅是一款新产品的诞生,更是一场静悄悄的制造革命。它显著缩短了研发周期,降低了复杂零件的制造成本,使快速迭代和小批量、定制化生产成为可能。这无疑将加速我国航空发动机的自主研发进程,推动整个航空航天产业链向数字化、智能化、柔性化转型升级。随着技术的不断成熟与应用范围的拓展,3D打印技术正以其独特的创造力,重塑着航空工业的未来图景。

参考来源:

陕西日报、西空智造官网

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