航空航天规模发展,激光技术应用大显身手!
时间:2022-04-21来源:原创文章

航空航天产业属于战略性先导产业,是国家综合国力的集中体现和重要标志,是推动国防建设、科技创新和经济社会发展的战略性领域。其先进性代表着一个国家科学技术实力。

 

Business Research数据显示,全球航空航天产业2020年市场价值为2980.1亿美元,2021年达到3279.6亿美元。总体而言,全球航空航天市场呈现下降趋势,自2015年以来以-0.3%的复合增长率(CAGR)下降。发展中国家航空航天产业发展较快,其中,中国航空航天产业是全球航空航天产业中发展最快速的国家。根据Business Wire的数据,中国的航空航天产业达到年千亿以上美元规模。

 

 

国内航空航天产业规模发展带动该领域智能制造需求的进一步扩大和整体制造能力的提升。《中国制造2025》提出:要加快航空航天、船舶制造等行业生产设备的智能化改造。产品品质的高要求使得更多企业青睐选择具备高速、高效、安全性、稳定性等特点的新型加工方式——激光应用。

 

随着中国激光技术发展的日益成熟化。国产激光技术优势凸显,航空航天领域关键器件和技术主要依赖进口的现状也逐步改变,光纤激光器在卫星、火箭及其核心部件等国防和航空航天领域应用前景也更加广阔。

 

激光焊接应用

 

进入21世纪,双光束激光焊接技术的应用为世界航空制造业带来了一次伟大的技术变革。为解决壁板结构蒙皮与加强筋之间T型接头的焊接问题,该技术采用两束激光对壁板结构T型接头两侧同步施焊,完成蒙皮与加强筋之间的连接。双光束激光焊接技术由于采用了对称的焊接热源,从T型接头两侧同步施焊,最大程度地减小焊接产生的变形,保证蒙皮外型面的形状精度。因此,双光束激光焊接技术在国外航空制造领域迅速得到了应用。

 

飞机机翼结构

 

为了紧跟国外激光焊接技术研究和应用的发展,我国双光束激光焊接技术研究也获得重大突破,并应用于飞机钛合金壁板类结构蒙皮与加强筋之间的整体化焊接。锐科激光研制的12kW多模组连续光纤激光器产品,具有电光转换效率高、光束质量好、能量密度高、调制频率宽、可靠性高、寿命长、运行免维护等优点,可应用于航空航天领域飞机蒙皮和桁条的焊接。

 

推荐产品:

 

多模组连续光纤激光器 RFL-C12000XZ

 

应用案例:纵骨焊接/拼板焊接/卫星部件纯钛焊接

 

激光焊接客机蒙皮和桁条(T形接头双侧激光焊)

 

壁板结构T型接头两侧焊接

 

 

机身壁板激光焊接装置

 

激光清洗应用

 

据激光清洗工艺研发与装备制造的专家介绍,火箭焊前氧化膜的清理,运载火箭贮箱结构舱体、航空发动机叶片的清洗等都可以使用激光清洗。在国外,美国已经将激光清洗技术成熟地运用于战斗机和运输机的表面清洗中,英国罗罗公司生产的航空发动机中超几十个钛合金零部件的表面清洗技术同样采用激光清洗。

 

激光清洗的原理是利用激光的高能量密度和激光脉冲的冲击和振动作用于被清洗物体表面。利用基板与附着物之间的激光吸收系数之差,并使待清洁物体表面的附着物或涂层瞬间蒸发或发生剥离,从而实现清洁的工艺过程。与传统清洗方式有哪些优势?与化学清洗相比,不需要化学药剂,对环境无污染;与机械清洗相比,不接触零件,不会产生应力,不影响零件使用性能;与超声波清洗相比,激光清洗可配合机械手进行,操作更加灵活高效;而且激光清洗机整机功率只用几千瓦,每小时仅需几度电,使用成本较低。

 

锐科激光推出的脉冲系列清洗激光器可应用于航空航天各种应用场景,客户可根据不同需求可选配合适的激光器机型。

 

推荐产品1:P250MX 脉冲光纤激光器

 

 

应用案例:飞机发动机零部件氧化皮/油污清洗、火箭储料箱氧化膜清洗、

 

航空航天发动机制造中钛合金焊前清洗

 

燃烧室零部件激光清洗

 

推荐产品2:P500+C2000 环形光斑复合清洗激光器

 

 

技术优势:

环形光斑技术、中心高峰值脉冲、外环连续

内外互相独立,互不覆盖,增强适用范围

高峰值、高能量密度,清洗效率大幅提升

 

应用案例:

飞机零部件除锈(80μm锈层可达≥5m2)、铝合金等有色金属氧化层清洗(30μm铝合金氧化层≥5m2)

 

推荐产品3:P300+A2000D 光纤半导体复合清洗激光器

 

 

技术优势:

匀化后激光输出,清洗表面质量良好

双机复合输出,光斑前后可调,清洗效率高效

 

清洗能力:

增强适应性清洗方式

比500W清洗机效率提升约2-3倍

200μm环氧树脂油漆,清洗效率≥3m2

 

应用案例:直升机尾梁以及整流罩除漆、螺旋桨除漆

 

飞机蒙皮清洗(200μm环氧树脂油漆,清洗效率≥3m2)

 

直升机尾梁以及整流罩激光除漆

 

 

3D打印技术应用

 

3D打印技术随着各国发展和推动其技术的国家战略和规划的制定正逐步受到政府、研究机构、企业和媒体的广泛关注。而在以高精尖为特点、对材料轻质化及性能有着极高要求的航空航天领域也一直扮演着“流量明星”的角色。

 

3D打印究竟有哪些“魔力”呢?它是基于离散-堆积原理,由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系,不需要传统的刀具和夹具以及复杂的加工工序,在一台设备上可快速精密地制造出任意复杂形状的零件,从而实现了零件“自由制造”,解决了许多复杂结构零件的成形,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期,而且产品结构越复杂,其制造速度的作用就越显著。目前,在航空航天领域,3D打印技术应用走在前列的当属美国NASA。据报道,NASA工程人员已经在利用增材制造技术制造首个全尺寸铜合金火箭发动机零件以节约成本。

 

中国的科研机构及企业们也在不断探索着3D打印技术,并在该领域处于世界领先水平。锐科激光就是探索3D打印技术应用领域的代表企业。去年锐科新品发布会推出了一系列3D打印的重磅新品,其研制的3D打印系列激光器采用全新的设计,优化了功率监控系统,有效地抑制高阶模,在结构更加紧凑的同时实现了高稳定、高光束质量的激光输出。还为该系列激光器提供高度定制化的QBH/QCS激光输出跳线,适应打印设备用的主流光学系统。该系列激光器可根据需求应用在航空发动机及其零部件部位完成高质量的打印任务。

 

推荐产品:C1000AM

 

应用优势:

极高的光束质量

紧凑的结构设计

高度的功率稳定性及一致性

 

应用案例:航空发动机、螺旋桨叶片

 

近年来,国家高度重视航空航天工业发展,中国航空航天工业迈上了建设航空强国的新征程。作为航天科工控股的具有“航空航天”属性的上市公司,锐科激光将持续以“核心光源,锐科制造”为企业目标,不断开拓进取,将激光在航空航天领域的科学应用发挥到极致,助力中国航空航天事业再创新高。