西安航太科技力量護航“神舟問天”

5月30日9時31分，長征二號F遙十六運載火箭托舉著載有景海鵬、朱楊柱、桂海潮3名航太員的神舟十六號載人飛船在酒泉衛星發射中心點火發射。這是航太科技集團六院（簡稱航太六院）研製的全系列動力，第11次全程護航中國航太員築夢蒼穹。

航太六院西安航太發動機有限公司將3D列印最新技術應用於航太發動機零部件製造，推進航太液體發動機研製、生産的轉型升級。此次神舟十六號載人飛船上，由該公司研製的發動機隔板夾層內流通道的關鍵構件——“加強肋”就是3D列印出來的，為“神舟問天”提供了強有力的動力支撐。

58台發動機齊上陣

護航神舟十六號飛行乘組入駐“天宮”

總部位於西安航太基地的航太六院是我國唯一集運載火箭主動力系統、軌姿控動力系統及空間飛行器推進系統研究、設計、生産、試驗為一體的專業研究院。

在此次載人航太工程任務中，航太六院承擔著長征二號F運載火箭與神舟十六號飛船上的各種主推進及姿軌控發動機、熱控分系統及生命保障系統泵閥等的研製任務。其中，為長征二號F運載火箭配套10台發動機，為神舟十六號飛船配套推進艙、返回艙兩套推進子系統共48台發動機，58台發動機護航神舟十六號飛行乘組入駐“天宮”。

長征二號F運載火箭是目前我國唯一一型載人運載火箭，為載人航太工程任務提供了“航太員專屬列車”。而發動機是火箭的“心臟”，“心臟”的動能越大、力量越足，就能帶領重型火箭去更高軌道的太空探索。

“火箭發動機需要在高溫、高壓、高轉速、大推力、強振動的惡劣環境下運作，只要有一個零件出現故障，往往導致災難性事故。因此，確保産品萬無一失，穩妥可靠，是火箭發動機研製的鐵律。”航太六院西安航太發動機有限公司增材製造創新中心副主任彭東劍表示，西安航太發動機有限公司生産製造了該火箭所用芯一級發動機、二級發動機、助推器發動機，並採用3D列印技術製造相關零件，實現了發動機更可靠，效率速度雙提升。

上百台3D列印設備投入運作

航太液體動力製造技術升級換代

記者在採訪中了解到，隨著航太強國建設進入加速推進的關鍵時期，未來宇航發射任務大幅增加，航太液體動力面臨更加繁難艱巨的型號交付任務和科研生産模式轉型升級的迫切需求。

“現有傳統製造方式下生産週期長、材料利用率低、品質不穩定、不可檢不可測、合格率低等‘痛點’和‘堵點’還未完全解決；新型號研製過程中還採用‘設計-製造-試驗’大閉環研製模式，設計迭代速度無法滿足液體動力産品的快速研製。”彭東劍認為，亟需充分利用增材製造技術優勢，補齊當前型號生産能力短板。

增材製造又稱3D列印，是以金屬粉末、金屬絲為原材料，通過逐層列印、堆積成型的方式實現構件一體化成型的製造技術，目前已被廣泛應用於工業領域。據彭東劍介紹，航太發動機需要大量採用高溫合金、鈦合金等難加工材料，設計結構複雜、工藝流程長，其輕量化、低成本、快速研製的迫切需求與3D列印成型自由度高且快等特點高度契合。

由此，西安航太發動機有限公司非常重視金屬增材製造技術研究，曾與西北工業大學和華中科技大學組建創新聯合實驗室，于2017年正式成立增材製造創新中心。為了將3D列印廣泛應用於一線生産，該公司于2021年籌資建設增材製造産業化、研發雙中心，總面積達9000平方米，引進了100多臺增材製造設備，形成了7大功能分區的智慧型工業佈局。

近日，記者走進西安航太發動機有限公司，在增材製造創新中心看到，高大寬敞的廠房內，100多臺大小不等的增材製造設備有序排放。在設備的成形倉內，靈活移動的鐳射束噴射著灼灼白焰，將金屬粉末不斷地熔化、粘接、冷卻，層層堆積，一個個結構複雜的金屬零部件被“列印”出來。

神舟十六號載人飛船上的“加強肋”是發動機隔板夾層內流通道的關鍵構件，主要用於保證發動機的燃燒穩定性。彭東劍表示，“加強肋”是西安航太發動機有限公司增材製造創新中心自主研發的産品，“之前，産品採用熔模精密鑄造工藝生産，有29個工藝流程，配套設備多且依賴性強，合格率不足20%。通過3D列印技術替代熔模精密鑄造工藝，‘加強肋’的製造週期縮短了75%，合格率提升至98%，成本降低了30%，且産品多項性能指標接近甚至超過傳統鑄件歷史最高值。”

記者了解到，3D列印技術突破了傳統製造技術局限，重點解決航太液體動力研製中的零部組件研製問題，産品合格率、製造流程和可靠性等顯著提升，實現了航太液體動力製造技術的升級換代。彭東劍透露，預計該中心今年交付成品將超1萬件，零部件廣泛應用到航太發動機領域。

增材製造工程化應用全國第一

打造“黑燈工廠”及雲製造平臺

增材製造作為“深入實施製造強國戰略”的主攻方向，加快建設品質強國、航太強國、數字中國的重要手段，已成為我國製造業領域的亮麗“名片”，對推動我國製造業高端化、智慧化、綠色化發展，促進實體經濟和數字經濟高品質融合，提升産業鏈供應鏈韌性和安全水準起到了巨大作用。

近年來，以西安航太發動機有限公司為代表的一批西安增材製造企業，正在成為引領産業發展的“領頭雁”。彭東劍表示，目前，在中國增材製造工程化應用方面，西安航太發動機有限公司增材製造創新中心位列第一。

增材製造創新中心現具備鈦合金、高溫合金、航太專用高強不銹鋼等5類合金29種牌號材料的增材製造能力；突破了多孔點陣結構設計與製造、微細結構精密增材製造、鐳射熔化沉積高性能修復等20余項關鍵技術，建立了從設計、材料、成型、後處理到檢測評價的全流程技術體系。此外，在技術研究及工程化應用推進過程中，實現了複雜三元閉式葉輪、噴注器、複雜殼體等50多型發動機上600余種産品的增材製造。這些技術廣泛應用於載人航太、火星探測、北斗導航等80余次宇航發射和飛行試驗任務。

西安航太發動機有限公司錨定增材製造智慧化、數字化、精益化的發展目標，正在全力建設30000平方米的産業化基地。計劃在2025年建成基於數字化成型、智慧監控、智慧物流技術的智慧化增材製造“黑燈工廠”，配套增材製造裝備300台。同時，依託技術和資源優勢，吸收社會優質增材製造生産資源，建成安全可信、協同高效的增材製造雲端平臺，引領西安增材製造産業發展，為建設航太強國作出更大貢獻。記者 王赫