主要产品/服务

1） 产品名称：航空发动机CMC涡轮部件飞秒激光修理装备

主要用途：陶瓷基复合材料(CMC)的精细加工，如CMC涡轮部件曲面刻槽。

服务时间：2021年

2） 航空发动机叶片陶瓷型芯皮秒激光修理装备

主要用途：航空发动机叶片陶瓷型芯等变形、复杂构件的激光精细修理。

服务时间：2021年

荣获国际、国家级奖项情况

国家级奖项

难加工材料的激光精密加工技术与应用,陕西省技术发明一等奖, 省部一等奖, 2021

创新发展能力

面向航空发动机制造中的关键部件修理需求，西安交通大学机械工程学院机器人与智能系统研究所梅雪松教授团队联合中科院西安光学精密机械研究所、西安中科光电精密工程有限公司、江苏晨光数控机床有限公司、西安电子科技大学北京航空材料研究院、中航商用航发动机有限责任公司等多家科研院所对“航空航天复杂构件表面的激光精细制造工艺与装备”国家重点研发计划(2016YFB1102500)进行联合攻关，先后解决了典型材料表面的激光精细加工方法、光机电协同控制、光路柔性传输、三维几何特征在线检测、加工过程在线监测、装备误差补偿与精度提升等关键技术难题，成功研发了航空发动机CMC涡轮部件飞秒激光修理、航空发动机叶片陶瓷型芯皮秒激光修理等超快激光加工装备。研发过程中先后发表论文12篇（SCI论文8篇，EI论文4篇），授权发明专利12项，发布企业标准5项，申请软件著作权5项，部分成果如图2所示。

图2 SCI论文、专利和企业标准等成果

创新成果

航天器天线固面反射器、雷达部件频率选择器、石英半球谐振陀螺静电激励罩、航空发动机陶瓷型芯、机匣等构件表面精细制造质量，决定着新型航天器、航空发动机等重大装备性能，关系到数据中继星性能、飞行器深空探测、雷达隐身/反隐身以及飞机等国家重大工程的成败。我国表面精细制造技术落后于欧美，表面精细制造装备及相关技术尚未完全掌握。为了攻克超快激光用于航空航天复杂构件表面结构精细制造面临的难题，本团队围绕五轴超快激光装备开发过程中的精细制造工艺、光束柔性传输与精准定位、三维几何特征在线检测、光机电协同控制、误差补偿与精度提升等共性关键技术难题进行技术攻关，先后成功开发了航空发动机CMC涡轮部件飞秒激光修理装备和航空发动机叶片陶瓷型芯皮秒激光修理装备。所开发的CMC涡轮部件飞秒激光修理装备具有“5+3”轴运动控制功能，可实现5轴定位和3轴振镜高速表面激光刻蚀，刻蚀的表面槽宽尺寸误差小于5µm；所开发的陶瓷型芯皮秒激光修理装备具有“5+2”轴联动和视觉测量引导加工一体化功能，实现了以陶瓷型芯为代表的复杂、无基准、变形构件的全自动化、智能化在线修理，且修理尺寸误差小于5µm，该装备具备完全自主知识产权，填补同类设备国内空白，打破国外垄断，处于国内领先、国际先进水平，对提高陶瓷型芯修理质量和效率，保障航空发动机叶片规模化生产，具有重要意义。图3展示了CMC涡轮部件飞秒激光修理装备及CMC部件的激光刻蚀，图4展示了陶瓷型芯皮秒激光修理装备及两型陶瓷型芯的修理效果。

图3 航空发动机CMC涡轮部件飞秒激光修理装备

图4 航空发动机叶片陶瓷型芯皮秒激光修理装备

科技创新成果转化及行业贡献

项目中所开发的航空发动机叶片陶瓷型芯激光修理技术，已应用于推重比十五高压涡轮导向叶片的研制过程中，解决了单晶叶片在先进航空发动机上工程应用面临的技术问题，为构建我国推重比 10 及以上发动机研制所需的单晶叶片材料、制造技术提供了基础性研究支撑，对我国国防安全起到了基础技术支撑作用。所研发的三维几何特征在线检测技术已应用于视觉智能机器人产品开发，为中国航发动力股份有限公司、中信重工、北斗天地等多家客户提供了视觉检测系统解决方案，并获得风润智能装备股份有限公司和盐贡兴路产业投资基金千万级融资。