不再依赖国外！清华力破这一难题！

“我们必须要自己去攻克这种自适应加工生产线

让我们国家叶片的制造（技术装备）

不再依赖于国外整机引进的制造状况”

近日，清华机械系博士生吴动波

铿锵有力的声音随着“新闻直播间”栏目

传向万千观众

日前，清华大学机械系王辉副教授牵头的

“航空发动机风扇叶片自适应加工智能工艺装备”

项目在2300多个发明中脱颖而出

获第二十五届全国发明展览会金奖

（“发明创业奖·项目奖”金奖）

“航空发动机风扇叶片自适应加工智能工艺装备”项目

在第二十五届佛山全国发明展览会获得金奖

这项发明生产的近1米长精密风扇叶片形状复杂

厚度仅为1到5毫米

关键曲面轮廓误差控制在0.007毫米以内

达到了世界先进水平

有效破解了我国在

航空发动机风扇叶片制造领域的

“卡脖子”技术难题！

从国家的需求出发

“王老师很有做大事的情怀。”吴动波是王辉团队中的高年级博士生，他说，“纵观整个博士生涯，我从王老师身上学到最重要的一点就是要从国家需求出发，从大局入手，攻克航空发动机叶片整个的制造工艺难题，而非仅仅聚焦某个装置、程序或算法。”

但要攻克叶片的制造工艺这一航空发动机领域关键技术的“卡脖子”难题，远不止写两篇论文、发几个专利那么简单。

王辉（右一）与学生在实验室讨论

一台航空发动机中有高达2000-3000个叶片，其中小的只有几厘米长，而大的接近一米，这些叶片在整个发动机的制造过程中占据了40%的工作量。此外，叶片的材料、形状都极为特殊，有些曲面的厚度仅为几毫米，需要精密高效的制造工艺及专用装备——而之前，此类制造工艺及专用装备几乎都要依赖进口。而之前，此类制造工艺及专用装备几乎都要依赖进口。

2017年，一家航空发动机的主机企业投入上亿资金从国外引进航空发动机叶片自适应精密加工生产线。但使用这条生产线进行规模化生产，却依然只能依靠国外的技术。

“别人不告诉你的，恰恰是你最想知道的东西，这就使得国内的叶片生产处处掣肘。”王辉形象地举例说，“就好像花重金买了一把利剑，却没人教你剑法。”

“生产线如何实施？我们必须搞明白！”就这样，王辉团队开启了探索之路，从2017年开始，他们开始逐步切入航空发动机叶片自适应精密加工线的研究工作，攻克其中叶片精密加工的关键工艺原理。

攻克"卡脖子"难题

凭借多年对精密加工的工艺基础研究、特殊难加工材料的切削机理研究和对智能化方法的不断探索，在过去几年，王辉团队接连攻克了叶片精密高效制造工艺中的多项关键技术。

基于对复杂材料和切削条件的理论研究，王辉团队成功预测了叶片工件在生产线上的变形状况。

“现在我们能够实现在加工之前，准确预测和评估叶片在加工过程中的动态特性。”王辉说。基于对动态特性的准确预测，下一步就可以提出创新性的加工技术解决方案。

王辉团队研制的航空发动机零部件

精密装配专用检测设备

针对薄壁大尺寸风扇叶片在加工中出现的变形和振动问题，王辉团队提出了工艺装备与加工中心数控联动协同机制下复杂薄壁曲面的多点柔性动态装夹技术方案，实现了叶片加工过程的变刚度变阻尼优化调控，提高了叶片加工的尺寸精度与表面质量，保证了叶片加工的稳定性、连续性和高效率。

叶片加工工装

“这些关键的工艺技术和创新性的设备组合起来，已经使得这条生产线的生产质量和效率优于当初从国外引进时的状态。”王辉骄傲地说，“在《中国制造2025》中，航空发动机及燃气轮机处于重要地位，能把个人的研究兴趣同国家的需求、产业的发展结合起来，用10年时间做好这件事，我感到十分欣慰。”

从一棵小苗长成参天大树

凭借在叶片制造领域取得的重大突破，王辉团队于2021年先后获得北京市技术发明奖二等奖、中国航空发动机集团科学技术进步奖二等奖、中国发明协会“发明创业奖·创新奖”二等奖、第二十五届全国发明展览会金奖（“发明创业奖·项目奖”金奖）……一个个奖项的背后，是十年如一日的沉淀与坚守。

“从现在的成果追溯到我们实验室的第一篇论文、第一个专利，那就是10年前的事情。”吴动波回忆起刚加入王辉团队时的情景，“那时候只有一两个人，经费不足，工作压力确实很大，全靠情怀坚持下来。”

这些年来，身为机械系本科生的班主任，王辉也在学生心中不断播种下一株株“机械工程小苗”，带领学生在头脑风暴、思维碰撞中探索可实施方案，通过完善打磨最终形成新的发明创造。今年5月，由王辉指导的本科生梁嘉炜获得2021年第四届中国机械行业卓越工程师教育联盟“恒星杯”毕业设计大赛金奖。12月19日，由王辉指导的本科生王泽生获得全国大学生智能精密装配大赛二等奖。曾经的小苗在春风化雨般的浇灌下茁壮成长，如今已然长成参天大树，未来将为解决我国更多“卡脖子”难题贡献新生力量。

王辉（左二）指导学生梁嘉炜（右二）

获得卓越工程师联盟恒星杯金奖

经过10年积累，目前王辉团队已有十多位得力干将。“我们团队是很接地气的：王老师长期教育我们，一定要深入一线，和企业的技术人员交流，从生产实际面临的挑战中凝练博士论文。”吴动波表示，团队成员始终在研究中身体力行着总书记“把论文写在祖国的大地上，把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中”的谆谆教诲。

王辉的科研团队与企业联系密切，团队中的博士生更是长期驻场工作——吴动波就频繁往返于北京和项目地西安。团队成员与企业一起攻克实打实的难题，在一次次通力合作中，他们身上严谨负责、勇于创新的“清华特质”获得了多个合作伙伴的认可。

王辉团队合影

在王辉眼中，与企业合作的过程中，清华人主要扮演了“知识源泉”的角色：“一个大型企业接手某个项目后，将来这个项目又会传播给第三家、第四家，在这个过程中，清华就像是知识的源泉，通过快速的扩散，把新知识和新技术传播给社会，进而推动整个行业或者产业的技术进步。”而这正是王辉所理解的大学使命之所在。

点击查看👆

文 | 田也

视频来源 | 新闻直播间

排版 | 江盛盈

编辑 |田姬熔 高原 赵姝婧