涡轮叶片复杂异型气膜孔智能化激光加工关键技术研究

Intelligent laser machining is a leading-role technology for advanced manufacturing. This program focuses on the intelligent laser machining technology of complex shaped film cooling holes of aircraft engine turbine blades, taking the point-to-system strategy, carries out studies on the fundamental issues in laser precision machining for the national defense industry and the high-tech manufacturing industry of the Zhejiang province. Based on the prior research foundations, this program will systematically research the cooling mechanism of the shaped film cooling hole; break the low-damage single-step machining barriers for shaped holes based on the mechanism analysis of laser ablation and laser damage of the TBC-high temperature super-alloy multi-layer structure; implement the automatic machining and quality control of shaped holes on complex surfaces with the assistance of Macro-Micro-Synchronization and a special laser head. The planned research work will promote the development of the related disciplines, and accelerate the application of complex shaped holes in aircraft engine blades of our country.

智能化激光加工是引领性先进制造技术。本项目聚焦航空发动机涡轮叶片的复杂异型气膜孔智能化激光加工技术，由点到面，研究我国国防工业和浙江省高端制造业在激光精密加工技术中所面临的基础问题。在前期研究基础上，对气膜孔冷却机理展开研究；从TBC/高温合金多层材料的激光去除与损伤机理出发，突破异型孔的低损伤单步成型障碍；用宏微结合和特种激光头，实现复杂曲面上异型孔的自动化加工和质量控制。拟开展的研究工作将促进相关学科发展，加速复杂异型孔在国产航空发动机叶片上的应用。

项目总体进展顺利，圆满实现了预期目标，超额完成了研究任务。促进了研发团队在航空发动机先进气膜冷却技术领域的技术进步。. 本项目聚焦航空发动机涡轮叶片的复杂异型气膜孔智能化激光加工技术，由点到面，研究我国国防工业和浙江省高端制造业在激光精密加工技术中所面临的基础问题。在前期研究基础上，项目从冷却机理出发，系统化解决复杂异型气膜孔的科学设计问题；从TBC/高温合金多层材料的激光去除与损伤机理出发，突破异型孔的低损伤单步成型障碍；用宏微结合和特种激光头，实现复杂曲面上异型孔的自动化加工和质量控制。开展的研究工作将促进相关学科发展，加速复杂异型孔在国产航空发动机叶片上的应用。. 结合高端制造“两化”融合的发展需求，聚焦航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔技术，重点研究复杂异型孔高效气膜冷却的机理研究与设计优化、TBC/高温合金短脉冲激光去除机理与损伤机理研究、复杂异型孔精密低损伤激光加工工艺研究等内容的研究，突破复杂异型孔提高叶片气膜冷却效率的气动热力原理、异型孔阵列冷却的耦合作用机理及最优排布设计、短脉冲激光加工TBC/高温合金复合结构的去除机理与损伤机理等关键科学问题，建立系统化的复杂异型孔优化设计能力，单步穿越TBC/高温合金复合结构的精密低损伤复杂异型孔加工能力，加速先进气膜冷却技术在国产叶片上的使用进程。以点带面，解决复杂构件自动化激光精密三维加工的基础科学问题，提升激光精密加工装备的智能水平。