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皓天鑫
目前，正在舉行的上海兩會(huì)公告，上海將在2021年推動(dòng)國產(chǎn)大飛機(jī) C919 取得適航證并交付首架。
C919是首次在我國民機(jī)上成功應(yīng)用3D打印鈦合金零件的飛機(jī)，首架原型機(jī)于2015年11月2日正式總裝下線。
早在2018年2月6日，中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司就曾宣布將會(huì)在2021年交付首架C919單通道客機(jī)，如今2021年已悄然而至，這個(gè)曾讓全國人民為之振奮的大飛機(jī)終于要來了。
較歐美老牌資本主義國家，我國3D打印和工業(yè)制造起步都晚，這一次C919的即將交付意味著3D打印零件的應(yīng)用在國內(nèi)航空領(lǐng)域得到了認(rèn)可，同時(shí)也推動(dòng)了我國3D打印行業(yè)的發(fā)展。
國民的驕傲
C919屬于窄體干線客機(jī)的一種，由中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司(中國商飛)研發(fā)，專為短程到中程的航線設(shè)計(jì)(航程 4075-5555 公里)，標(biāo)配168個(gè)座位，多可容納190個(gè)座位。
自運(yùn)10下馬以來，國內(nèi)大型客機(jī)領(lǐng)域始終是一片空白，大飛機(jī)成為了國人心中的痛。
后來，隨著商飛等公司的持續(xù)投入、研發(fā)，C919從總裝下線到不斷測試，在經(jīng)歷了種種質(zhì)疑后，終于要迎來首架交付，了結(jié)國人心中的痛。
商飛公司為了降低飛機(jī)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和提高部分零件的可靠性、安全性，在C919的設(shè)計(jì)和制造過程中曾多次使用3D打印零件，而這是我國首次在民機(jī)上成功應(yīng)用3D打印鈦合金零件。
早在2019年，C919的總訂單量就已經(jīng)超過了千架，除了國內(nèi)航空外，還有美國、德國等歐美發(fā)達(dá)國家的航空公司訂購C919飛機(jī)，無疑成為了我國國民的驕傲。
3D打印功在何處？
商飛公司通過使用3D打印零件，實(shí)現(xiàn)了降低飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量、提高燃油的經(jīng)濟(jì)性等目標(biāo)，那么3D打印功究竟在何處，一起來看看：
1、中央翼緣條
該中央翼緣條由西安鉑力特公司制造，長達(dá)3.07米，重196千克， 2013年成功應(yīng)用在國產(chǎn)大飛機(jī)C919首架驗(yàn)證機(jī)上，是一根用我國擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬3D打印技術(shù)制造出來的國產(chǎn)大飛機(jī)零部件。
其實(shí)說來慚愧，當(dāng)初利用3D打印技術(shù)制備該承力部件也是迫不得已。在當(dāng)時(shí)，以我國的制造能力，還無法鍛造出這樣超大尺寸的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，而如果向國外采購，又勢必影響大飛機(jī)的國產(chǎn)化率。于是西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授在內(nèi)的諸多研究員便日夜鏖戰(zhàn)，為生產(chǎn)中央翼緣條而努力。
2、其他3D打印零部件
除中央翼緣條外，C919還裝載了28件3D打印零部件，主要分布在登機(jī)門、前后貨艙門、風(fēng)扇進(jìn)氣入口、前機(jī)身、中后機(jī)身等部位，這批3D打印零件是中航工業(yè)洪都委托飛而康科技生產(chǎn)的。
3D打印零部件的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)模具制造研發(fā)周期長這一關(guān)鍵問題，而且，相較于傳統(tǒng)的制造工藝， 3D打印技術(shù)能夠很好地使用原材料，利用率高達(dá)90%以上。
這一次，用于C919的3D打印零部件的性能是有目共睹的，比如其強(qiáng)度一致性為2%，明顯優(yōu)于廠商5%的技術(shù)指標(biāo)要求。
雖然目前，大飛機(jī)上的重要部位還不能使用3D打印零部件，但C919作為首次在我國民機(jī)上成功應(yīng)用3D打印鈦合金零件的飛機(jī)，它的交付將意味著3D打印零件的應(yīng)用在國內(nèi)航空領(lǐng)域得到了認(rèn)可。
在此之后，將會(huì)有更多的飛機(jī)使用3D打印零部件，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)3D打印技術(shù)的發(fā)展。
3D打印的零件完全勝任飛行任務(wù)
從去年開始，為確保飛機(jī)各項(xiàng)性能符合適航標(biāo)準(zhǔn)，C919開始在全國多個(gè)地區(qū)的多個(gè)機(jī)場進(jìn)行協(xié)同試飛，全線進(jìn)入高強(qiáng)度、高效率、高質(zhì)量飛行試驗(yàn)階段。
去年12月21日15時(shí)32分，國產(chǎn)大飛機(jī)C919穩(wěn)穩(wěn)地降落在武漢天河機(jī)場的東跑道上，這是C919首次在其主基地上海浦東機(jī)場之外的4F(高等級)機(jī)場開展驗(yàn)證試飛。此次試飛成功，意味著C919距離其適航許可交付更進(jìn)一步。
去年12月25日，C919飛抵呼倫貝爾市海拉爾東山機(jī)場開展為期20多天的高寒試驗(yàn)試飛專項(xiàng)任務(wù)，試驗(yàn)期間，當(dāng)?shù)氐蜌鉁匾呀?- 40℃。據(jù)了解，高寒試驗(yàn)試飛是民用飛機(jī)必須通過的一項(xiàng)氣候試驗(yàn)，以驗(yàn)證飛機(jī)能否夠在極寒條件下保持正常飛行。
在過去的一段時(shí)間里，C919大飛機(jī)已經(jīng)有一百多次試飛，通過了全機(jī)2.5g限制載荷靜力試驗(yàn)、點(diǎn)火在內(nèi)的眾多實(shí)驗(yàn)。
這些實(shí)驗(yàn)的成功表明，3D打印零部件是完全勝任飛行任務(wù)的，有力地反擊了那些對使用3D打印零件持消極態(tài)度的人。
其實(shí)很早之前，國家凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、西北工業(yè)大學(xué)教授黃衛(wèi)東就曾披露C919制造的一個(gè)細(xì)節(jié)，稱3D打印技術(shù)不僅“勝任”了大飛機(jī)零件制造的任務(wù)，其效果還顯著優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)以及廠商的要求。
3D打印助力中國人自己的航空夢
在國內(nèi)，C919是首次使用3D打印零件的機(jī)型，但在國外這類應(yīng)用非常常見。
比如C919采用的LEAP-1C引擎，這是美國GE航空與法國賽峰的合資公司CFM生產(chǎn)的，該類引擎就內(nèi)含3D打印零件，其中包括19個(gè)3D打印燃料噴嘴。
不得不提的是，與供給歐盟空客、美國波音的Leap-1A(3.1噸)、Leap-1B(2.7噸)相比，Leap-1C是大的(又寬又長)、重的(3.9噸)，但其推力只是位于中間水平(高于1B)，這就意味著我們使用的LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)將有很大的一部分燃料要是用在發(fā)動(dòng)機(jī)自身上，即使是這樣，美國也曾考慮過限制出售Leap-1C引擎，其中的心塞只有我們自己懂。
不過，空客和波音公司很早就運(yùn)用3D打印制造飛機(jī)零部件，而波音更是從97年至今，打印了數(shù)以萬計(jì)的零部件，在這方面兩家公司有很多我們需要學(xué)習(xí)的地方。
除了這些航空巨頭外，其他航空公司也經(jīng)常使用3D打印零部件，此前不久，Boom Supersonic推出XB-1超音速飛機(jī)，該飛機(jī)采用了VELO3D公司的無支撐3D技術(shù)打印的金屬部件。
……
航空領(lǐng)域一直是3D打印應(yīng)用的一個(gè)熱門領(lǐng)域，但由于我國3D打印行業(yè)起步較晚，在這方面與歐美的老牌工業(yè)國家相比，還是有一定的差距。
不過，近年來我國對相關(guān)領(lǐng)域加大了扶持力度，在《中國制造2025》計(jì)劃中，多次提到了3D打印技術(shù)和航空航天，相信我國在這方面會(huì)很快趕上水平的。
IDC 中國分析師莫敏儀莫敏儀表示，中國航空業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)的成功案例將會(huì)成為中國制造業(yè)的一個(gè)模范，國產(chǎn)大型客機(jī)C919的品牌效應(yīng)將推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，更多企業(yè)有望在制造過程中使用3D打印技術(shù)。
未來，隨著我國3D打印技術(shù)的成熟，將會(huì)有更多3D打印零部件用于C919類似機(jī)型，提升國產(chǎn)化率，助力航空航天，實(shí)現(xiàn)中國人自己的航空夢！
(原標(biāo)題：上海兩會(huì)推動(dòng)C919首架交付，3D打印助力中國人自己的航空夢！)
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