项目简介

高性能涡扇发动机一直是我国航空工业的重大攻关“难题”。国产商用大飞机C919、C929发动机转子惯性摩擦焊接是发动机制造的核心技术，长期被欧美垄断，并对我国实施严密的技术封锁，严重制约了我国航空发动机和大飞机产业的发展。

高压压气机和涡轮盘轴转子是航空发动机的核心部件，工作温度高达650℃，工作转速高达12000r/min，对转子的焊接质量和焊接精度提出了极高的技术要求。本项目面向我国航空发动机自主研制重大战略需求，在高档数控机床国家科技重大专项和国家自然科学基金等项目支持下，由中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所等四家单位组成产学研用创新团队，历时15年，完成航空发动机转子惯性摩擦焊接装备及成套技术颠覆性创新设计，打通大吨位、高精密惯性摩擦焊接装备设计-制造-验证全流程，构建了自主可控的发动机转子惯性摩擦焊接技术体系，成果如下：

1.颠覆性设计并研制了国产首台航空用千吨级高精密惯性摩擦焊接装备。创新设计了高精密大吨位惯性摩擦焊机主轴系统均匀承载、高频高压焊接力精确加载与控制、狭小间隙焊前精度检测与调控等方法，建立了大吨位高精密惯性摩擦装备设计制造体系，研制国产首台千吨级惯性摩擦焊接装备。成套装备入选2019年工信部首台套重大技术装备推广应用目录。

2.颠覆性设计并研发了大径厚比复杂型腔转子惯性摩擦焊接成形和精度调控方法。设计发明了压力-位移交互作用的焊接缩短量精确控制技术，提出了“装备-工艺-检测”协同调控的焊接精度控制方法，攻克了高温、大扭矩下转子焊接失稳变形等精密焊接技术难题，实现了C919、929大飞机发动机压气机、涡轮盘轴转子高精密焊接制造。转子焊后同轴度（≤0.1mm）、端跳精度（≤0.1mm）、缩短量控制精度（≤±0.2mm）等技术指标超过了美国MTI产品。

3.原创性研发了多谱系合金转子惯性摩擦焊接质量控制技术。原创提出了多谱系合金惯性摩擦焊接热力耦合机制、焊接接头综合力学性能调控、基于摩擦焊接界面塑性流变行为的焊接质量评估、转子惯性摩擦焊接接头无损检测等转子焊接质量评估与控制技术，攻克了同质/异质高温合金焊接缺陷敏感、焊缝综合力学性能弱化等转子焊接质量控制难题。

项目成果在中国航发沈阳黎明等航发主机厂工程应用。首次实现国产大飞机C919、C929和新型军用战机发动机共6类转子高精度、高质量焊接制造，焊接转子通过了核心机和整机全流程考核验证，为国产大飞机的“中国制造”奠定了坚实基础。项目授权发明专利31项，其中美国专利1项，欧洲专利6项，制定国家标准2项，登记软著3项，发表论文37篇。

项目成果经黑龙江省机械工程学会鉴定，专家一致认为：该项目技术难度大、创新性强，具有自主知识产权，整体技术达到国际先进水平，其中双模式交互控制的高频高压焊接加载技术、压力-位移相协调的焊接变形量精确控制”关键技术达到国际领先水平。本项目创新设计、制造与应用的完美结合，满足了我国航空发动机高性能高精度焊接需求，摆脱了国外对我国大型商用飞机发动机关键焊接技术的长期扼制，驱动我国航空航天与高端装备制造产业集群式升级，实现了设计突破到全产业链的自主可控，践行了“设计创造未来”的理念，筑牢了“国之重器”根基。项目累计创造直接经济效益8.4亿元，经济效益显著，社会效益巨大。