外媒报道,AVIC 沈阳飞机设计研究所(601 所)下属重点实验室开发出一件 16.4 英尺、约 5 米的集成承力结构件,用于飞机中央机身内部承载和传载。关键词不是 "3D 打印 ",而是 " 承力 "" 大型 "" 集成 "。打印非承力装饰件不稀奇;5 米级、要在中央机身传载的金属主结构件,性质完全不同。601 所负责歼 -35 系列研发。
中央机身是载荷汇聚区。机翼升力、起落架冲击、发动机推力、尾翼载荷、设备重量都在这里交汇传递。承力件像 " 骨架关节 ",既要撑住,又要把力顺滑传出去,不能留下危险应力集中。难点三个:材料、工艺、认证。
金属 3D 打印在航空不是新故事。1990 年代到 2000 年代初主要做快速原型和非承力件;2010 年代进入次承力件、功能件和小型承力件;现在前沿是大型整体承力结构。中国有长线积累:北航王华明团队做大型钛合金构件激光成形,2012 年获国家技术发明一等奖。公开资料没说这件 5 米级构件具体用什么金属、什么增材工艺,不能替它编。路线不止一条:激光粉末床熔融适合中小精密件,定向能量沉积、电弧增材适合大尺寸毛坯,之后还要机加、热处理、检测。真正门槛,是把 " 打印出来 " 变成 " 可预测地打印出来 "。内部气孔、未熔合、残余应力、变形开裂、各向异性、疲劳寿命分散性,任何一个放到主承力件上,都不能靠 " 看起来没问题 " 过关。必须配过程监控、无损检测和材料数据库:超声、工业 CT、表面检测、解剖试验,一样少不了。
承力件越大,越能减少零件数和紧固件数。几十个、上百个零件和连接面合成一个整体件,重量会下来,刚度会上去,装配工装和供应链也会简化。但大件有代价:打印热历史复杂,变形控制难;坏了不好换;检测设备幅面要跟上;维修策略要重做。集成度越高,设计自由度越大,制造和认证压力也越大。

歼 -35 系列放在沈阳不是偶然。601 所设计、沈飞制造,型号迭代和工艺验证容易形成闭环。歼 -35 被普遍认为包含舰载型。舰载机对结构重量更敏感,起落架、拦阻、弹射、盐雾腐蚀、疲劳载荷都更苛刻。结构减重和载荷传递效率,直接关系到作战半径和甲板适应性。隐身战斗机还有特殊约束:外形表面要干净,结构开口和连接件越少越好。大型整体承力件减少连接和开口,对隐身、气动和结构效率都有好处。多功能构件是同一逻辑:一个件同时承担承力、安装接口、局部加强甚至通道功能,零件数就下降。GE 把 LEAP 发动机燃油喷嘴从 20 个零件合成 1 个,也是用增材制造换设计自由度。
美国起步早,F-35 项目已使用增材制造零件,GE、SpaceX 等把功能集成件做成工程标杆。但大型主承力机体结构,全球都仍在谨慎推进。欧洲、俄罗斯也在做金属增材承力件,但航空主承力件认证很保守,谁都不敢拿 " 打印参数好看 " 替代疲劳数据。中国有型号需求牵引,有完整工业门类,有激光器、粉末材料、增材装备、后处理和检测的国产链条。西安、北京、沈阳、长沙等地都有企业和需求在推进。优势是工艺迭代快,工程问题暴露得快,国产装备和材料可以一起改。短板也清楚:材料批次一致性、缺陷统计规律、疲劳寿命预测模型、军标 / 行标体系,需要长期数据积累。
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