0.99億美元的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919成功首飛，院士抖音開講背后的金屬3D打印

△國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的單價(jià),。數(shù)據(jù)顯示,，C919的單價(jià)為0.99億美元，折合人民幣為6.53億元

2022年5月14日,，編號(hào)為B-001J的C919大飛機(jī)首次飛行試驗(yàn)圓滿完成,，這是中國(guó)商飛公司即將交付的首架C919。消息傳來(lái),，迅速登頂各大熱搜榜單,。

這是近期我國(guó)在航空航天領(lǐng)域取得的系列成果之一。神舟十三號(hào)載人飛船返回地球,，“天舟四號(hào)”貨運(yùn)飛船成功發(fā)射,，多款戰(zhàn)機(jī)換裝“中國(guó)心”，種種成績(jī)讓“敢上九天攬?jiān)隆辈粩喑蔀楝F(xiàn)實(shí),，這離不開無(wú)數(shù)科研工作者的辛勤努力,。

此前，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程的院士在公開講座中親身講述科研歷程,，讓公眾了解到這些成果背后的攻堅(jiān)過(guò)程,。

國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)背后的金屬3D打印

C919是中國(guó)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)，中國(guó)團(tuán)隊(duì)完成了100多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),。以金屬3D打印技術(shù)為例,，3D打印鈦合金零件在C919中首次得到成功應(yīng)用，有效降低了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,，延長(zhǎng)使用壽命,。

在中國(guó)科協(xié)“科創(chuàng)中國(guó)”與抖音聯(lián)合推出的視頻科普欄目《院士開講》中，中國(guó)工程院院士,、材料制造專家王華明講到了金屬3D打印在國(guó)產(chǎn)飛機(jī)中的應(yīng)用,。這項(xiàng)技術(shù)也叫增材制造，其原理是把零件切分成無(wú)窮多的平面,，把三維的復(fù)雜零件當(dāng)成二維的平面問(wèn)題來(lái)做,。

“金屬3D打印像是揉面，把粉和絲這樣的原料,，通過(guò)熔化這個(gè)過(guò)程,，完成合金化，完成凝固,，完成材料的制備,，材料制備出來(lái)就已經(jīng)是做成的復(fù)雜零件�,！蓖跞A明形象地總結(jié)道,。

2000年，王華明院士團(tuán)隊(duì)進(jìn)入金屬3D打印領(lǐng)域,。當(dāng)時(shí),，美國(guó)鑄造業(yè)龍頭企業(yè)Aeromet已經(jīng)開始嘗試用增材制造的方法,，制造航空器的大型關(guān)鍵構(gòu)件，已經(jīng)進(jìn)入工程驗(yàn)證階段,，但始終未能解決疲勞性能問(wèn)題,，最終認(rèn)定這種方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)，在2005年放棄了,。

“那個(gè)時(shí)候他們最終得到結(jié)論,，這條路走不通，用于做關(guān)鍵構(gòu)件是不可能的,。當(dāng)然我們繼續(xù)堅(jiān)持,，最后把它做成了�,！蓖跞A明院士在《院士開講》中說(shuō),。2005年，王華明院士團(tuán)隊(duì)研制出了中國(guó)第一個(gè)安裝到飛機(jī)上的3D打印零件,。

王華明院士 來(lái)源：抖音@院士開講

2009年,，王華明團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)，耗時(shí)55天做出了C919機(jī)頭鈦合金主風(fēng)擋整體窗框,。這種構(gòu)件尺寸大,、形狀復(fù)雜，國(guó)內(nèi)飛機(jī)制造廠的傳統(tǒng)方法無(wú)法制作,。歐洲一家公司可以制作,，但周期漫長(zhǎng)，需要兩年時(shí)間才能交貨,，而且價(jià)格高昂,，僅每件模具費(fèi)就要50萬(wàn)美元。而王華明院士所需成本不足歐洲鍛造模具費(fèi)的十分之一,。

鈦合金技術(shù)：從落后12年到世界前沿

除了民用大飛機(jī),，軍用領(lǐng)域也有新進(jìn)展。近日,，多款戰(zhàn)機(jī)換裝國(guó)產(chǎn)太行發(fā)動(dòng)機(jī)的新聞受到廣泛關(guān)注,。“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)也叫渦扇10系列發(fā)動(dòng)機(jī),，其鈦合金含量達(dá)到25%,，與國(guó)外先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)鈦用量相當(dāng)。

有人評(píng)價(jià)說(shuō),，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”,，是“要不來(lái)、也求不來(lái)的”，必須要靠自己,。這背后是眾多科研工作者長(zhǎng)達(dá)66年的努力,，曹春曉院士就是其中有代表性的一位。

“殲-20”戰(zhàn)機(jī) 來(lái)源：抖音@人民網(wǎng)

88歲的曹春曉一直記得他第一次聽到“鈦合金”三個(gè)字時(shí)的場(chǎng)景,。

那是1956年,，他剛從上海交通大學(xué)畢業(yè),，堅(jiān)持想要從事國(guó)防科研,，如愿被分配到北京航空材料研究所。報(bào)完到,，研究所領(lǐng)導(dǎo)就安排曹春曉加入首個(gè)航空鈦合金實(shí)驗(yàn)室的籌建,。他到圖書館查資料、四處打聽,，才逐漸了解到,，鈦合金是一種新型金屬，可以顯著減輕結(jié)構(gòu)的重量,，提高使用性能,，很適合用作航空材料。

“美國(guó)最早是在1954年使用鈦合金的,，而我們國(guó)家晚了12年,。”對(duì)于曾經(jīng)的落后,，曹春曉在《院士開講》中強(qiáng)調(diào)了兩次,。六十年代，他成功研制出“超高溫鍛造”和“相變溫度壓延”的創(chuàng)新性工藝,，并和同事提出TC4鈦合金葉片和盤研制作為我國(guó)航空用鈦的突破口,。1966年，中國(guó)誕生了第一臺(tái)裝上鈦合金葉片的航空發(fā)動(dòng)機(jī),，填補(bǔ)了空白,。

王華明院士 來(lái)源：抖音@院士開講

八十年代，曹春曉創(chuàng)造性地提出了一種高低溫交替的鈦合金鍛造工藝,，應(yīng)用在新型國(guó)產(chǎn)殲擊機(jī)中,，節(jié)約了數(shù)百萬(wàn)美元外匯。憑借這項(xiàng)具有國(guó)際先進(jìn)水平的新工藝,，曹春曉在1987年獲得了國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),。

國(guó)產(chǎn)殲擊機(jī)上的鈦合金用量不斷增長(zhǎng)，從殲-8的2%提高到殲-31的25%;在需要更強(qiáng)抗腐蝕性能的艦載機(jī)上,，殲15鈦合金利用量達(dá)到20%,，比美國(guó)F-18E/F艦載機(jī)更高。而在至關(guān)重要的航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面，太行發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金含量達(dá)到25%,。

敢上九天攬?jiān)�,，同時(shí)播撒“種子”

除了航空領(lǐng)域的進(jìn)展，航天工程的一系列成果也屢屢受到關(guān)注,，比如神舟十三號(hào)載人飛船返回地球,、“天舟四號(hào)”貨運(yùn)飛船成功發(fā)射、“祝融號(hào)”發(fā)現(xiàn)火星水活動(dòng)痕跡,、學(xué)者發(fā)現(xiàn)月壤可催化生產(chǎn)氧氣和燃料,。“敢上九天攬?jiān)隆�,，航空航天領(lǐng)域的進(jìn)展展示了中國(guó)科技的“高度”,。


中科院院士、火山地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家劉嘉麒在視頻中提到,，其實(shí)很多航天領(lǐng)域的工程都少不了地質(zhì)學(xué)家的緊密配合,，比如“祝融號(hào)”火星車應(yīng)該落在哪里取樣，月壤成分如何,。目前,，劉嘉麒院士所在的地址與地球空間研究所就承擔(dān)了月壤研究工作。

和劉嘉麒院士一樣,，越來(lái)越多的科研工作者開始與大眾直接對(duì)話,，通過(guò)科普講座的方式，讓網(wǎng)友了解我國(guó)在航空航天等領(lǐng)域的進(jìn)展,。值得注意的是院士群體,，他們是頂尖科技的創(chuàng)造者，深知科學(xué)傳播的重要性,。如今,，他們進(jìn)校園，參加論壇,，或是在視頻平臺(tái)開設(shè)科普講座,，讓大眾了解到國(guó)產(chǎn)科技的進(jìn)程。

“用短視頻做科學(xué)傳播和普及,，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)非常方便,，知識(shí)和內(nèi)容也很生動(dòng)真實(shí)，規(guī)模和效果都更好,，這也是科技創(chuàng)新的一種形式,。”劉嘉麒院士在一支視頻中這樣表示,。一期科普講座視頻能有上百萬(wàn)人觀看,，他對(duì)此很驚訝,。

劉嘉麒院士 來(lái)源：抖音@院士開講

劉嘉麒、曹春曉,、王華明等10位兩院院士參加了由中國(guó)科協(xié)“科創(chuàng)中國(guó)”與抖音聯(lián)合推出的科普欄目《院士開講》,。蔡榮根和潘永信等院士則在《院士開課啦》中科普火星、引力波,、地磁學(xué)等領(lǐng)域知識(shí),。

在視頻講座的最后，88歲高齡的曹春曉院士提及自己的兩個(gè)夢(mèng)想,。一個(gè)是坐上中國(guó)自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī),，這將很快成為現(xiàn)實(shí)。另一個(gè)是希望研制出質(zhì)量更好的航空發(fā)動(dòng)機(jī),，這條路還很長(zhǎng),，需要更多年輕人參與到科研中來(lái)，而科普便是播撒“種子”的過(guò)程,。

來(lái)源：咸寧新聞網(wǎng)