基于增材制造的控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件研發(fā)快速迭代技術(shù)

增材制造（AM）是一種兼顧精確成形和高性能成形的一體化制造技術(shù)，因其具有高柔性、快速成形、不受零件形狀復(fù)雜程度的約束等優(yōu)勢(shì)，可使得設(shè)計(jì)迭代變得更加快速，研制周期大大縮短。

由于控制對(duì)象的復(fù)雜性和控制參數(shù)的多樣性，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件在研發(fā)過程中仍面臨著設(shè)計(jì)約束多、加工難度大、迭代周期長等問題。中國航發(fā)動(dòng)控所針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件（如燃油泵殼體、調(diào)節(jié)器殼體）的研制，采用基于數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)和選擇性激光熔化（SLM）增材制造（3D打?。┘夹g(shù)相融合的方法，實(shí)現(xiàn)了研發(fā)效能的大幅提升，大大縮短了復(fù)雜控制構(gòu)件的研制周期。

數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)的正向研發(fā)快速迭代

面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜多腔內(nèi)流道構(gòu)件的研制需求，建立基于數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)的正向快速研發(fā)模式，如圖1所示，打通“設(shè)計(jì)—仿真—制造—驗(yàn)證—認(rèn)證”一體化迭代流程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品功能和性能最優(yōu)化。該“雙V”快速研發(fā)模式的核心，就是從需求概念級(jí)模型到真實(shí)物理級(jí)實(shí)體是完全基于增材制造（3D打印）使能的模型驅(qū)動(dòng)式數(shù)字線程來實(shí)現(xiàn)的，數(shù)字線程中包括需求信息、設(shè)計(jì)信息、材料、工藝、加工以及測(cè)試驗(yàn)證數(shù)據(jù)等信息。

由虛擬模型到物理實(shí)現(xiàn)的模型數(shù)字化傳遞過程如圖2所示，主要分為模型設(shè)計(jì)階段、工藝優(yōu)化階段和模型打印實(shí)現(xiàn)階段。

圖1 基于數(shù)字化模型傳遞的快速研發(fā)模式

圖2 由虛擬模型到物理實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化傳遞過程

在數(shù)字化模型的設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)需求進(jìn)行指標(biāo)分析與架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合理論原型進(jìn)行相關(guān)物理參數(shù)定義，在功能需求與系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)約束下開展三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化、等壁厚包絡(luò)設(shè)計(jì)等方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜油路空間布局、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、質(zhì)量、性能等指標(biāo)的多目標(biāo)全局最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)面向增材制造工藝的復(fù)雜控制構(gòu)件集約化模型構(gòu)建；然后采用多物理場(chǎng)聯(lián)合仿真技術(shù)，綜合考慮真實(shí)運(yùn)行場(chǎng)景下熱場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、流場(chǎng)、電磁場(chǎng)等載荷效應(yīng)的敏感度模型，將仿真結(jié)果直接迭代回歸至模型本身，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)端的快速迭代優(yōu)化；最后是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的符合性確認(rèn)，由于增材制造工藝的特殊性，需要對(duì)模型的關(guān)鍵表面進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)（余量設(shè)計(jì)），以此保證足夠的精加工余量，模型完成符合性確認(rèn)后才能傳遞至下一階段。

模型工藝優(yōu)化過程的主要特點(diǎn)是進(jìn)行虛擬仿真成形，主要包括模型成形方向和支撐設(shè)計(jì)、成形工藝仿真、參數(shù)化機(jī)器語言三者之間的迭代優(yōu)化。將上一級(jí)傳遞來的模型（工藝設(shè)計(jì)結(jié)果）導(dǎo)入虛擬打印平臺(tái)，進(jìn)行初步成形方向和支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)于控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件而言，構(gòu)件的合理成形方向不僅可以避免截面突變帶來的打印風(fēng)險(xiǎn)，還能提高內(nèi)部流道的成形質(zhì)量；支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證在支撐面積最小的條件下實(shí)現(xiàn)成功打印；如何驗(yàn)證支撐設(shè)計(jì)的合理性以及工藝參數(shù)是否達(dá)到最優(yōu)，則需要在二者之間采用多尺度成形工藝仿真的方法進(jìn)行迭代優(yōu)化。將最終的工藝支撐模型進(jìn)行切片分層處理，并根據(jù)工藝仿真結(jié)果設(shè)置打印的工藝參數(shù)，形成一系列參數(shù)化的機(jī)器語言控制設(shè)備進(jìn)行打印成形。

模型打印實(shí)現(xiàn)過程，包含數(shù)字化模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體構(gòu)件及后續(xù)質(zhì)量性能檢測(cè)的所有過程。由于虛擬仿真成形不能百分之百預(yù)測(cè)實(shí)際打印過程中的諸多問題，且金屬粉末床熔融過程非常復(fù)雜，因此成形質(zhì)量的過程控制顯得尤為重要。在過程控制中，氧含量是一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)，對(duì)構(gòu)件的冶金質(zhì)量有重要影響，因此須將成形過程的氧含量控制在合理范圍；熔池穩(wěn)定性、缺陷形成傾向、熱應(yīng)力演化對(duì)熔池，以及構(gòu)件成形表面溫度變化很敏感，可借助紅外熱成像等技術(shù)對(duì)成形過程溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐；同時(shí)，設(shè)備內(nèi)置的監(jiān)控相機(jī)可實(shí)現(xiàn)鋪粉、燒結(jié)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)打印風(fēng)險(xiǎn)，形成質(zhì)量保證與追溯的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

面向增材制造的設(shè)計(jì)

三維創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 面向增材制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)路徑

面向增材制造的設(shè)計(jì)（DFAM），是一種基于增材制造的能力，通過形狀、尺寸、層級(jí)結(jié)構(gòu)和材料組成的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)最大限度提高產(chǎn)品性能的設(shè)計(jì)方法。DFAM改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，從零件的三維CAD模型出發(fā)，無須模具，直接制造零件，大大降低成本，縮短研制周期。以輕量化、集約化為目標(biāo)的DFAM創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其技術(shù)路徑如圖3所示。

以航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制裝置設(shè)計(jì)為例，由于傳統(tǒng)制造工藝的限制，復(fù)雜殼體內(nèi)部油路錯(cuò)綜復(fù)雜，給殼體的高效加工制造帶來了巨大挑戰(zhàn)，因此設(shè)計(jì)成供油模塊殼體和計(jì)量模塊殼體組合而成的分體式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，如圖4（a）所示，減輕質(zhì)量的設(shè)計(jì)優(yōu)化非常有限，影響著航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。而采用DFAM設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)自由無約束，根據(jù)功能與性能需求即可設(shè)計(jì)出所需復(fù)雜構(gòu)件的幾何形狀和內(nèi)部構(gòu)造，無須考慮先單獨(dú)加工各個(gè)殼體、再裝配出整個(gè)產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造理念，直接考慮功能模塊的集成一體化設(shè)計(jì)，復(fù)雜構(gòu)件的輕量化、集約化設(shè)計(jì)目標(biāo)唾手可得，DFAM設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4（b）所示。而后，經(jīng)過一系列的增材制造工藝過程，便可實(shí)現(xiàn)真實(shí)復(fù)雜殼體的加工制造，如圖4（c）所示。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制裝置復(fù)雜殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多物理場(chǎng)仿真優(yōu)化

有了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)字化模型，復(fù)雜構(gòu)件的結(jié)構(gòu)是否全局最優(yōu)？這就需要多物理場(chǎng)聯(lián)合仿真的快速迭代優(yōu)化和驗(yàn)證，來證明設(shè)計(jì)是否為有限約束條件下的全局最優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真（靜態(tài)）和振動(dòng)/模態(tài)仿真（動(dòng)態(tài)），屬于應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)靜態(tài)特性仿真范疇，利用有限元方法仿真得到構(gòu)件在極限載荷下動(dòng)靜態(tài)特性；流場(chǎng)仿真主要是依據(jù)銳邊節(jié)流孔假設(shè)和計(jì)算流體力學(xué)（CFD）理論來對(duì)構(gòu)件內(nèi)部復(fù)雜油路的壓力損失和波動(dòng)特性進(jìn)行優(yōu)化確認(rèn)；溫度場(chǎng)仿真則是對(duì)構(gòu)件由內(nèi)而外的散熱特性和由外而內(nèi)的防火/耐火特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)熱平衡（補(bǔ)償/抑制）設(shè)計(jì)的優(yōu)化確認(rèn)，整體優(yōu)化邏輯如圖5所示。經(jīng)聯(lián)合仿真優(yōu)化后，得到最終的復(fù)雜構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)字化模型。

圖5 多物理場(chǎng)聯(lián)合仿真優(yōu)化

工藝設(shè)計(jì)與仿真

工藝余量/支撐設(shè)計(jì)面向增材制造的工藝設(shè)計(jì)包括工藝余量設(shè)計(jì)和工藝支撐設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)路徑為：經(jīng)工藝余量設(shè)計(jì)完成的模型傳遞至工藝支撐設(shè)計(jì)中，經(jīng)優(yōu)化后最終生成工藝余量模型和工藝支撐模型。

工藝余量設(shè)計(jì)主要是通過數(shù)模對(duì)比將三維模型擬精加工表面進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮精加工的可切削性、材料利用率、對(duì)后處理的影響等因素。工藝支撐設(shè)計(jì)主要基于支撐面積最小、流道成形質(zhì)量最佳、打印面積最小且不宜有面積突變情況等原則，設(shè)計(jì)構(gòu)件的最優(yōu)擺放角度；并綜合考慮模型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，如支撐臨界角度優(yōu)化、非必要支撐面刪除和高風(fēng)險(xiǎn)支撐面添加等，在專用支撐數(shù)據(jù)庫中提取相關(guān)的支撐類型與參數(shù)，生成工藝支撐模型。

工藝仿真優(yōu)化金屬SLM成形的特點(diǎn)是粉末材料的逐點(diǎn)沉積，因此對(duì)熔池尺度的工藝仿真是解析成形微觀機(jī)理的關(guān)鍵，同時(shí)也是進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化的有效途徑。然而，當(dāng)研究對(duì)象上升到宏觀尺度的構(gòu)件時(shí)，則應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)宏觀構(gòu)件產(chǎn)生顯著影響的因素，如溫度和應(yīng)力。綜合考慮微觀與宏觀特性，提出了多尺度聯(lián)合工藝仿真優(yōu)化方法，如圖6所示，主要涉及熔池級(jí)熱-固耦合與構(gòu)件級(jí)應(yīng)力—變形的跨尺度仿真過程。

圖6 多尺度工藝仿真優(yōu)化

增材制造過程所涉及的工藝參數(shù)眾多，包括激光功率、光斑直徑、掃描速度、掃描路徑、搭接率等，各工藝參數(shù)之間存在強(qiáng)耦合且相互影響，因此難以實(shí)現(xiàn)對(duì)成形微觀過程的完整解析和工藝優(yōu)化。熔池尺度的工藝仿真涉及熔池?zé)崃康膫鬏?、熔池與粉末顆粒的交互、熔池形態(tài)演化、熔池穩(wěn)定性、熔池動(dòng)力學(xué)等諸多復(fù)雜物理現(xiàn)象，通過建立工藝參數(shù)與上述物理現(xiàn)象的解耦敏感度模型，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的最優(yōu)篩選。但隨著研究對(duì)象變?yōu)榇笕鄢貛讉€(gè)數(shù)量級(jí)的構(gòu)件時(shí)，構(gòu)件形狀復(fù)雜程度對(duì)構(gòu)件溫度場(chǎng)分布、熱應(yīng)力和熱變形的影響則變得尤為顯著。通過多尺度聯(lián)合工藝仿真，可快速建立零件的成形、基板切割、熱處理、去支撐等一系列虛擬制造過程，由仿真結(jié)果可對(duì)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成形方向設(shè)計(jì)、支撐設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行評(píng)估與優(yōu)化，并可預(yù)測(cè)打印過程可能存在的風(fēng)險(xiǎn)與隱患，為一次打印成功提供仿真數(shù)據(jù)支持。工程實(shí)踐表明，多尺度工藝仿真優(yōu)化在增材制造使能的快速研發(fā)迭代中發(fā)揮的作用顯而易見。

增材制造實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題

金屬粉末原材料

金屬粉末原材料是增材制造中零件打印實(shí)現(xiàn)階段的第一步，金屬粉末性能的控制對(duì)成形效率和最終產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。在材料層形成時(shí)，粉末如何流動(dòng)、壓縮，是性能方面的決定性因素；粉末的差異性可導(dǎo)致堆積密度不一致、分層不均勻，最終導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度低以及表面光潔度不夠。研究表明，并非所有的金屬粉末都適用于增材制造，由于受到熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律的影響，有些粉末的成形易伴隨球化、孔隙、裂紋等缺陷。特別是航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件嚴(yán)苛的運(yùn)行工作環(huán)境及可靠性、安全性要求，對(duì)金屬粉末原材料的性能要求就更高，因此在一定程度上制約了國內(nèi)增材制造技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。

快速成形制造

在復(fù)雜構(gòu)件的快速成形制造過程中，打印過程的閉環(huán)控制是實(shí)現(xiàn)一次打印成功的關(guān)鍵，具體快速成形制造邏輯如圖7所示。

在原材料端，進(jìn)行上文所述的原材料特性、質(zhì)量控制和過程傳遞控制，包括粉末材料的物理特性和化學(xué)特性的檢測(cè)、多批次粉末循環(huán)使用質(zhì)量控制、篩粉、粉末烘干等一系列原材料過程控制措施，確保成形源頭的質(zhì)量可靠性；在設(shè)備調(diào)節(jié)與打印端，根據(jù)作業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)備的調(diào)節(jié)與打印，整個(gè)過程均由操作標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行約束，確保打印過程的可重復(fù)性；在過程監(jiān)控端，通過使用紅外熱成像設(shè)備、高分辨率相機(jī)等硬件，對(duì)成形過程的溫度、打印質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決打印問題，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集保存，以備后期的質(zhì)量追溯；在取件與清粉端，依據(jù)工藝規(guī)范卡片進(jìn)行操作，同時(shí)將剩余粉末經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)后傳遞至第一步中的原材料端，完成快速成形制造的閉環(huán)控制邏輯。

圖7 快速成形制造邏輯

后處理技術(shù)

快速成形制造的構(gòu)件需經(jīng)過特定的后處理才能最大程度的發(fā)揮其應(yīng)有的性能。面向增材制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件的后處理技術(shù)主要包括：熱處理、噴砂、噴丸、化學(xué)光整、磨粒流體光整等。

SLM成形過程中高溫度梯度、快冷卻速度使構(gòu)件內(nèi)部組織極為細(xì)小，性能普遍優(yōu)于鑄件或與鍛件相當(dāng)，但仍可以通過熱處理實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度與塑性的最佳匹配，從而顯著提高構(gòu)件的綜合力學(xué)性能，通常采用（真空）熱處理爐或熱等靜壓（HIP）方式；噴砂、噴丸作為一種外表面處理技術(shù)，可對(duì)成形構(gòu)件外表面粘粉、氧化皮等物質(zhì)進(jìn)行有效機(jī)械去除，使構(gòu)件的外表面粗糙度得到一定程度的改善；化學(xué)光整主要通過能與構(gòu)件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特定濃度酸堿液交替對(duì)構(gòu)件進(jìn)行清洗，構(gòu)件金屬表面與溶液發(fā)生輕微化學(xué)反應(yīng)并去除相應(yīng)材料，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件內(nèi)外表面非選擇性光整；磨粒流體光整屬機(jī)械選擇性拋光，通過將一定壓力的半固態(tài)磨料壓入構(gòu)件某一條或多條流道，由磨粒與流道內(nèi)表面產(chǎn)生的磨削作用去除材料，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件內(nèi)表面的光整加工。通過調(diào)節(jié)磨料特性，并配合專用工裝，可使流道內(nèi)表面獲得較高的表面質(zhì)量（甚至達(dá)到鏡面），因此特別適合對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件內(nèi)流道進(jìn)行光整處理。

質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估與驗(yàn)證

產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估與驗(yàn)證是增材制造產(chǎn)品能否真正實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的評(píng)判準(zhǔn)則，具體實(shí)施途徑遵循圖8所示的技術(shù)流程，其中主要包括產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)品功能與性能驗(yàn)證與產(chǎn)品符合性認(rèn)證三部分，以及評(píng)估檢測(cè)、驗(yàn)證與認(rèn)證過程所涉及的與產(chǎn)品相關(guān)的質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫。通過對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行逐級(jí)評(píng)估與驗(yàn)證，最終達(dá)到適航認(rèn)證目標(biāo)。

成形構(gòu)件完成處理流程后，首先進(jìn)行制品零部件質(zhì)量檢測(cè)，從控形/控性的角度分別將產(chǎn)品的尺寸精度、表面精度等形貌相關(guān)檢測(cè)和成形缺陷、基本力學(xué)特性、高頻疲勞特性等性能相關(guān)檢測(cè)聯(lián)系起來，構(gòu)建產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)條件與評(píng)估準(zhǔn)則；在零部件質(zhì)量檢測(cè)滿足要求的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行配裝產(chǎn)品的功能與性能驗(yàn)證，如根據(jù)產(chǎn)品使用場(chǎng)景開展的流量壓力特性考核和環(huán)境考核等；然后開展系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品的綜合驗(yàn)證和整機(jī)級(jí)的臺(tái)架試驗(yàn)考核；最后，進(jìn)行適航認(rèn)證相關(guān)的一系列驗(yàn)證與確認(rèn)，確保滿足飛行安全性要求。

圖8 產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估與驗(yàn)證流程

對(duì)于任何一個(gè)產(chǎn)品來說，在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估與驗(yàn)證過程每一階段形成的質(zhì)量信息數(shù)據(jù)，均包含產(chǎn)品檢測(cè)和驗(yàn)證的所有數(shù)據(jù)信息，如圖8所示，因此每個(gè)特定的產(chǎn)品均對(duì)應(yīng)與其自身質(zhì)量性能相關(guān)的特定數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)由平臺(tái)進(jìn)行管理形成數(shù)據(jù)庫，并跟隨產(chǎn)品服役的全生命周期過程，不僅可以為系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品滿足適航要求提供保障，且在服役過程中發(fā)生的任何產(chǎn)品局部損傷、失效等問題，可通過前期考核驗(yàn)證形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯、分析與查證。在產(chǎn)品質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫中，產(chǎn)品檢測(cè)與評(píng)估的相關(guān)數(shù)據(jù)可回歸迭代至工藝模型和成形參數(shù)，產(chǎn)品功能與性能驗(yàn)證和符合性認(rèn)證的相關(guān)數(shù)據(jù)可回歸迭代至設(shè)計(jì)模型和仿真模型，實(shí)現(xiàn)模型和參數(shù)的修正與優(yōu)化。

圖9 渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜控制構(gòu)件研發(fā)快速迭代技術(shù)工程化應(yīng)用

工程應(yīng)用實(shí)踐

以渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵調(diào)節(jié)器離心泵研發(fā)為例，采用基于數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)和SLM增材制造技術(shù)相融合的快速研發(fā)迭代技術(shù)路徑和方法，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工藝仿真、成形質(zhì)量等研究方向進(jìn)行了突破，將建模、仿真和優(yōu)化融為一體，完全實(shí)現(xiàn)了由需求概念到真實(shí)物理級(jí)產(chǎn)品的快速、高效、質(zhì)量可靠的交付，研制周期由傳統(tǒng)研發(fā)模式的1年以上縮短為現(xiàn)在的不足3個(gè)月，同時(shí)產(chǎn)品的零部件數(shù)量減少10%，質(zhì)量減輕約20%，大大節(jié)約了產(chǎn)品的研制成本，目前已通過了部件試驗(yàn)、數(shù)控系統(tǒng)半物理模擬試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)以及相關(guān)環(huán)境驗(yàn)證考核，試驗(yàn)結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)性能均符合設(shè)計(jì)和制造要求。

結(jié)束語

基于數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)和SLM增材制造技術(shù)相融合的航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件研發(fā)快速迭代技術(shù)研究與工程應(yīng)用實(shí)踐，得到了如下結(jié)論。

一是從復(fù)雜產(chǎn)品的需求概念到結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)，采用基于數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)的正向研發(fā)模式和桌面級(jí)仿真驗(yàn)證快速迭代回歸，減少了試錯(cuò)環(huán)節(jié)，初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品“設(shè)計(jì)一步到位”的目標(biāo)要求，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。

二是面向SLM增材制造技術(shù)的復(fù)雜構(gòu)件輕量化、集約化設(shè)計(jì)與成形制造，為復(fù)雜構(gòu)件提供了一種高柔性、短周期、低成本使能手段，不僅突破了傳統(tǒng)機(jī)加工藝的局限性，而且促進(jìn)形成了復(fù)雜構(gòu)件創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路，引導(dǎo)設(shè)計(jì)與制造向功能一體化的“自由設(shè)計(jì)、簡單制造”方向發(fā)展。

三是基于數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)和SLM增材制造技術(shù)相融合的快速迭代技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化等特點(diǎn)，突破航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件輕量化、集約化、高性能、高可靠等技術(shù)，提高研發(fā)效率，加速驗(yàn)證回歸迭代，為實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)正向自主研發(fā)提供了全新的完整解決方案。