本报通讯员 牛新海 张杰
近日，航空工业昌飞通过“产、学、研”一体化合作，成功解决了桨毂关键零件支臂抗疲劳增寿评估验证周期长、零件耐磨性差等难题，实现了直升机桨毂关键零件支臂寿命比设计要求提升一倍以上，标志着昌飞在直升机旋翼系统抗疲劳制造技术上取得新突破，填补了国内抗疲劳制造领域的空白。
旋翼系统是直升机的核心系统，飞行时所承受的复杂高频交变载荷会导致高周疲劳，并且由于事先没有明显的塑性变形和事故征兆，很难在日常检查中发现，其危险性和破坏性极大。如何制造出高疲劳性能的关键金属零部件，有效提高旋翼系统的使用寿命，一直以来都是困扰我国直升机抗疲劳制造领域的难题。
在某型机研制过程中，因该型机桨毂支臂材料为钛合金锻件，结构复杂，制造精度高，加工难度大，加工周期长。按照以前的工艺方法生产制造出的2件主桨毂支臂，在温差装配状态下开展疲劳试验，桨叶销耳片孔处均出现开裂现象，通过断口失效分析结果表明，耳片开裂与微动磨损造成的应力集中有关。
在此情况下，设计人员提出对支臂桨叶销孔加厚的方案，从而提高支臂结构疲劳强度，以此来满足设计寿命指标要求。但是，若按照此状态进行疲劳试验并鉴定，意味着原状态支臂全部报废。同时，前期向厂家购买的上百件毛坯将直接报废，这将给公司造成巨大的经济损失，还将直接影响该型机研制进度。
怎么办？昌飞立足自己丰富的直升机研制和生产经验，通过国际合作平台了解国际前沿技术状态，借助国内高校的理论研究能力掌握抗疲劳制造机理。他们牵头联合西北工业大学、俄罗斯全俄航空材料科研所申报《直升机旋翼系统关键零件表面抗疲劳制造技术联合研究》国际合作项目。
为保证项目稳步推进，昌飞公司专门成立了技术攻关项目团队，一方面协调高校完成钛合金孔挤压强化理论研究，另一方面协调国外研究机构按项目合同要求推进钛合金表面阳极氧化研究进展。同时，他们负责试验验证以及工程化应用推广工作，将理论研究与实际应用验证相结合，形成抗疲劳制造研究与应用体系。
该团队共有15名成员，平均年龄28岁。这支富有朝气、有理想、有信念的团队，由此踏上了旋翼系统抗疲劳制造技术攻关的新征程。
在项目实施过程中，语言的障碍是非常棘手的问题，拥有丰富俄语翻译经验的肖世林，为了该项目的顺利推进，他不断努力学习直升机专业术语，抓住一年两次与俄方面对面交流的机会，确保每次沟通都能取得成效。
在技术攻关过程中，团队成员汤明军多次组织项目团队成员讨论总体实施方案，保证合作单位协同开展研究工作。他深入试验件加工及装配实施现场，检查每项试验件每个关键部位尺寸及表面质量是否符合要求，把控每个实施细节，全程跟踪关键部位的制造过程，及时发现处理试验件制造问题，确保试验件完全符合技术要求，避免引入其他不可控因素影响试验结果。他经常通宵达旦工作。团队成员应少军负责制定所有试验件疲劳验证方案，策划试验设计及试验实施，全程管控试验验证内容，保证试验验证的可靠性及稳定性。在团队成员精诚协作下，经过不断反复进行工艺试验及数百件试验件疲劳试验考核，项目团队最终突破了二步孔挤压强化装配工艺技术。
随后，团队成员利用该项二步孔挤压强化装配工艺技术，在不增加桨毂支臂厚度的情况下，采用对支臂桨叶销孔进行挤压强化提高本体孔结构疲劳强化，衬套以间隙配合方式滑合入零件孔中，通过挤压衬套内孔，使衬套变形产生与零件孔的过盈配合，有效避免温差过盈装配过程可能在孔壁产生的事后无法检查的轴向划痕，抑制微动磨损，缓解了应力集中的难题，提升孔与衬套的贴合度。
伴随着首件试验件成功完成疲劳试验考核，采用二步孔挤压强化装配方案也就被确定，紧接着又进行了3件试验件疲劳考核，结果表明，直升机桨毂关键零件支臂寿命比设计要求提升了一倍以上，并顺利通过了设计定型鉴定。
历时3年的技术攻关，昌飞通过联合研发和引进技术的消化吸收再创新，突破了孔边冷挤压强化工艺疲劳增寿评估技术、孔边冷挤压强化工艺参数优化技术、表面阳极氧化工艺质量控制技术三项关键技术，解决了直升机关键零部件加工瓶颈技术问题，提高了我国航空抗疲劳制造技术，为我国钛合金零件表面强化抗疲劳加工工艺的技术途径和理论体系奠定坚实的基础，对推动国产直升机产业化发展具有重大战略意义。
