三十年砥砺攻关 钛合金叶片飞上蓝天——记航空工业科研工作者李志强的创新之路

问题——高端航空动力核心构件长期面临从“做得出”到“用得住”的双重挑战。钛合金宽弦空心风扇叶片具有弯扭掠构型、大弦长和高空心率等特点,既要实现轻量化和效率目标,又要承受振动疲劳、外物冲击等严苛工况。对制造工艺而言,结构复杂度、尺寸精度、内部连接质量以及一致性控制相互牵制,任何环节的波动都可能放大为可靠性风险。 原因——难点集中在基础薄弱、标准缺位和验证周期长。我国对应的研究起步较晚,设备条件有限、工艺体系不够完善、试验手段不足,工程化经验也相对缺乏。上世纪80年代末至90年代中期,行业任务起伏导致经费收紧、人员分流,部分研究方向一度陷入低谷。同时,空心结构的成形与连接涉及多物理场耦合:宏微观应力集中、组织与性能演化、表面处理参数等关键科学问题,需要依靠大量样件和长周期试验逐步收敛到可用的工程解。 影响——持续攻关带动关键技术链条成熟,也拓展了工程应用边界。李志强所在团队从早期简易电阻炉条件起步,围绕超塑成形/扩散连接开展系统研究,完成多层结构从基础试件到装机件的迭代,推动相关工艺在航空复杂构件上实现应用。面对型号任务变化,团队将有限资源聚焦于底层规律与关键参数,把多层结构拆解为可验证的“模块”,逐项突破叠层成形、连接质量与尺寸一致性问题。进入新一轮发展期后,技术积累更延伸至更复杂部件,在更高载荷、更严苛环境需求牵引下,逐步形成面向工程的设计—工艺—试验协同模式。 在宽弦空心风扇叶片研制中,团队直面“振动疲劳关”。据介绍,相关考核需要在长时间、高循环条件下验证结构耐久性,试验次数多、周期长、失败成本高。通过连续攻关,团队围绕结构精度控制、应力集中抑制、喷丸等表面强化参数优化,以及试验数据回溯等环节开展复盘与再设计,逐步建立起可重复、可量化的工艺窗口。2018年,大飞机发动机验证机首次点火成功、叶片通过鸟击等试验节点,意味着关键构件工程化验证取得实质进展,也显示我国在先进航空动力关键制造技术上的自主保障能力明显增强。 对策——以体系化能力提升,支撑从技术突破走向产业稳定。业内人士认为,面向高端装备的关键构件研制,需要打通“机理研究、工艺固化、质量评价、试验验证、标准体系”:一是强化基础研究与工程数据闭环,形成参数可追溯、缺陷可判定、质量可量化的评价方法;二是推进重大试验平台与工艺装备升级,提高一致性控制与规模化制造能力;三是完善跨专业协同机制,使设计、材料、制造、试验在同一指标体系下快速迭代;四是加强人才梯队建设与长期稳定投入,避免关键方向在周期波动中出现断档。 前景——随着我国大飞机、航空发动机和高端制造持续推进,关键构件自主研制将进入“从可用到好用、从单件突破到批量稳定”的新阶段。未来,钛合金复杂空心结构制造有望在更高推重比发动机和更严苛服役环境中扩大应用,并带动材料、工艺装备、无损检测与数字化质量管理协同升级。业内预计,以工程需求为牵引、以基础能力为支撑的技术路线,将增强我国航空动力产业链韧性与国际竞争力。

从“土炉子”实验室到万吨水压机,从基础研究走向工程应用,李志强团队三十年的攻关历程既是我国航空材料与制造技术进步的缩影,也表明了科研人员长期投入、持续创新的韧性;在全球竞争加剧的背景下,坚持自主创新、开展工程化验证,才能突破关键技术瓶颈,推动我国制造业向更高水平迈进。这份长期积累与守正创新,将继续支撑中国航空事业的向前发展。