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展材料工艺雄厚实力,扬艰苦朴素航天精神

发布人:   发布日期:2013/11/13 16:00:00  点击次数:5199 次

展材料工艺雄厚实力扬艰苦朴素航天精神
——多功能结冰风洞风扇段转子系统研制项目记
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近日,我所研制的多功能结冰风洞风扇段转子系统完成了风洞现场的安装、调试和吹风试验,满足了各项技术指标要求,顺利通过验收。
风洞是进行空气动力学试验的主要设备之一,它借助于动力装置产生可以调节的气流,模拟实物在流场中的情况。风扇段转子系统是风洞运行的动力来源,是风洞的关键部件之一,对风洞的能耗、运转效率、流场品质(均匀性、稳定性、噪声)和试验能力有着重要的影响。此前,风洞对风扇段转子系统使用叶片的强度和质量要求不高,普通玻璃钢复合材料叶片就能满足使用要求。然而,该多功能结冰风洞结构尺寸大,测试风速快,额定功率高,只有综合性能更胜一筹的碳纤维复合材料才能满足要求。该项目的验收,标志着我所已掌握了风洞复合材料叶片研制的关键技术,为拓展复合材料结构件的应用提供了良好的思路和经验借鉴。
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初次涉足,力压行内专业
风洞叶片工作环境恶劣,不仅要承受强大的气动载荷,还要承受叶片自身高速旋转所产生的巨大的离心力。同时,由于负责叶片结构设计部门——数字化制造技术研究中心成立于2010年,队伍人员普遍年轻化,工程经验有所欠缺。因而,对于年轻的设计人员来说,这是项相当艰巨的任务。然而,设计人员“初生牛犊不怕虎”,他们翻阅了大量的中外文献,多次积极主动向该领域专家请教,同时充分发挥自己的聪明才智,不断对叶片结构设计和复合材料铺层进行优化。由于时间紧迫,他们放弃了宝贵的节假日休息时间,全身心的投入到工作中,经常不知不觉中就工作到了深夜。通过近三个月夜以继日的努力,最终设计出限定质量下满足不同工况使用要求的叶片,并以新颖的设计和工艺方案力压从事此专业20余年的单位,脱颖而出,获得了用户的认可。
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创新工艺,赢得满堂喝彩
叶片的力学性能和型面精度也就是所谓的气动外形始终是一对难以调和的“冤家”,要么保证产品力学性能,但气动外形达不到使用要求,要么保证气动外形,但力学性能将得不到保证。工艺人员经过反复地研究和试验,结合了目前普遍使用的两种复合材料成型技术的优势,创新出一种新的成型方法,彻底解决了力学性能和气动外形不可调和的矛盾。虽然原理看似简单,但工艺可实现难度较大,在生产过程中需要对成型工艺参数进行严格的控制,才能保证研制出的叶片既有足够的强度,又具有优异的气动外形。多年积累的经验和工艺的创新共同保证了产品的研制质量,也因此赢得了用户的一致好评,甚至有专家称“这是我们见过最好的叶片”
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风雨无阻,确保研制进度
由于叶片的生产在天津,叶片的力学性能测试、型面检测、喷漆等质心测量试验在北京,同时叶片还需运送到机场发往外地风洞用户,因而经常需要往返于各地之间。然而天公不作美,在2012年年底的那段日子里,经常下雪或者起雾,高速常因此而封闭。由于时间紧迫,为了确保项目研制进度,只要等到天气稍许好转,高速重新开放的时候,研发人员就冒着雨雪出发,基本上保证了叶片在完成上一步工序之后就被运转至下一站进行下一道工序,减少了产品在流水线上等待的时间;在没有暖气和空调的厂房,凛冽的寒风也无法阻挡大家高涨的工作热情;在天津的生产厂房,更是实行“三班倒”的作息时间,做到人员轮流休息,设备不停作业。最终,通过项目组成员的共同努力,在农历新年前两天完成了所有叶片的生产、测试和交付,让大伙儿在家安心的度过了一个快乐的新年假期。
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通力协作,展现综合实力
由于风洞叶片结构复杂,材料组成繁多,涉及的专业众多,技术可实现难度大。在叶片研制过程中,我所充分利用在材料及工艺领域所积累的技术优势,竭尽各材料专业之所能,为风洞叶片研制项目的成功夯实了基础。其中,数字化制造技术研究中心负责叶片的结构设计和仿真计算,结构复合材料重点实验室负责叶片的成型,特种金属材料及应用中心负责金属叶柄的焊接,检测与失效分析中心负责材料性能的测试和叶片的无损探伤,特种涂层材料及应用中心负责叶片防护漆的喷涂,非金属材料及应用中心负责高性能树脂基体的研制,综合加工部负责各类工装模具的加工。正是因为我所多年在从事科研生产活动所积累的雄厚实力以及各部门之间紧密无间的配合与协作,才保证了风洞项目的研制成功。
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严格把关,铸就航天品质
在风洞项目研制过程中,为获得良好的产品质量,需对所使用的材料和工艺严格把关:由于时效工艺对金属锻件的性能有较大的影响,为保证叶柄金属材料力学性能满足使用要求,需要对经过时效处理的金属锻件进行力学性能测试,在不同批次、不同位置、不同方向进行取样,测试试样总数几近千计;在复合材料铺层过程中,由于叶片翼型曲面较为复杂,复合材料预浸料在铺敷过程易产生褶皱变形,每铺几层就需抽真空压实并进行修整;在转子系统静平衡过程中,为尽量减少风洞运行过程中系统的振动,通过不断地施加试重以调节系统的静不平衡量,最终所达到的静平衡等级远远高于行业标准,以至于厂房外吹来的一股阵风都能破坏重达几十吨的转子系统的平衡。
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领导关怀,鼓舞员工士气
风洞项目的研制成功,离不开各级领导的亲切关怀。在方案阶段,所领导曾多次组织总师对项目研制方案进行仔细的审查,并提出了宝贵的建议;投标阶段,厉所长、主管丁副所长莅临投标现场,为项目投标工作出谋划策;研制阶段,董波副书记也曾多次到生产车间了解项目进展情况,并对工艺问题进行相关技术指导;数字化制造技术研究中心主任作为负责这个项目的主要领导之一,更是做到了大小事宜亲力亲为,经常不知疲倦地奔波于北京、用户两地之间,往返频率不低于每月一次。在项目研制过程中,领导的关怀极大地调动了项目组成员的工作积极性,鼓舞了员工的工作热情,对保质保量完成工作任务起到了极大地推动作用。
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不畏艰辛,发扬航天精神
用户地处山区,气候潮湿多雨。2013年夏,在用户新区,有多个在建项目,交通要道均未铺设水泥路面,天晴的时候,过往车辆扬起漫天灰尘,下雨的时候,道路则是泥泞不堪;在多功能结冰风洞安装现场,去往风洞里面只有一条临时搭建的简易通道,加之多雨湿滑,稍不留神就可能从风洞砼体摔下;在风扇段整流罩里面,空间狭小,行动受到很大的局促,进出头罩/尾罩需要从检查口盖爬上爬下,容易踩空而发生扭伤和刮伤;由于整流罩壳体为金属材料,长期暴露在太阳底下,内部温度比室外温度还要高10~15,加之空气流通不畅,在里面和蒸桑拿没两样,不一会儿就汗流浃背当地还有一种笔尖那么大蚊子,飞来飞去根本听不着“嗡嗡”的声音,趴在身上也没有感觉,但其毒性非常大。奇怪的是,它似乎更青睐首都人民的“新鲜”血液,专盯着项目组成员咬。在外人看来,这里的环境脏、乱、湿、热,工作又苦又累,但是项目组的成员却没有因此而抱怨,相反他们以“欣赏”汗液在衣服上留下的各种图案或者“喂饱”多少只蚊子来打趣,这也彰显了航天人“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神。

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