近日,中央军委装备发展部、商务部和海关总署三部门联合发布对特定模具、特种纤维材料、航空航天结构件、发动机制造相关装备技术、燃气涡轮发动机、燃气轮机制造相关装备技术等四个大类高技术产品,以及其制备工艺、设备、模具和相关技术实施严格出口管制。
(美军B-21轰炸机上主要钛合金结构件中多数使用超塑成形技术)
值得注意的是,在商务部发布的最新公告中明确指出,上述技术必须在法定时限内向相关部门进行出口申请,申请必须在审查通过后方可进行出口。公告中明确指出,对国家安全有重大影响的本公告所列物项的出口,商务部将会同有关部门报国务院批准,足见重视程度之高。
随后不久,商务部新闻发言人就最新的出口管制措施解释称,中国政府坚定维护世界和平和周边地区稳定,保障全球产业链和供应链稳定安全,促进合规、合法的正常贸易发展。但是,中方反对任何国家和地区利用来自中国的管制物项,从事损害中国国家主权、安全、发展利益的活动。所以,外界普遍认为,这次出口管制措施具有强烈针对性、就是杜绝一些国家或地区利用中方的强大工业能力和高性价工业产品,从事危害中方安全利益的行为。
(F-35战斗机进气道结构件中有超塑成形技术)
我们从本轮出口管制的有关物项来分类,大致可以把它们分成4个部分:第一个部分是与航天、航空相关的材料加工技术和特定模具、工具、夹具等工业装备,这里主要是面向航天航空结构生产端的技术、工业和专业设备。第二个部分为燃气涡轮发动机/燃气轮机制造相关装备及软件、技术。第三个部分为航天服面窗相关装备及软件、技术。第四个部分为超高分子量聚乙烯纤维相关物项,这里主要是指用于制造新型防弹衣和防弹头盔的超高分子材料。
(现代航空发动机的多种零组件和结构件必须使用超塑成形加工)
显然,这四项中第1项和第2项尤为关键,其中专门用于钛合金、铝合金和其他航天航空合金加工生产的超塑成形/扩散连接技术和装备、模具均被列入出口管制名录当中,由此可见其重要性。
实际上,超塑成形/扩散连接技术(SPF/DB)是一种利用材料的超塑性、大变形能力,制造出薄壁复杂构件的先进成形技术。这种技术要求在高温、高压和低应变速率条件下,通过高压惰性气体压力,使得微细晶粒的材料变形逐渐贴靠在模具型面上,从而获得所需的精密形状与尺寸。
(大型航发的叶片主要使用超塑成形加工)
换句话说,我们可以将这种新型材料加工技术理解为“烙饼”,材料颗粒可以当做“面粉”,通过高温、高压设备将钛合金、铝镁合金或者航空铝合金挤压在模具上,这个过程我们可以看作是“和面后烙饼”,而最终可以得到大面积复杂结构件成型结构件。
某种程度上来说,在现代航天航空制造领域,已经大规模采用超塑成形/扩散连接技术(SPF/DB)制造整体多层中空结构,我们看到的新一代高超音速乘波体飞行器、新型航天航空发动机的多种结构件,均必须使用上述技术,才能制造出符合技术要求的叶片、飞行器壳体、承力结构和蒙皮结构。
(B-21轰炸机的“背负式大S弯进气道”结构)
而隐身轰炸机和隐身无人机常常采用的“背负式大S弯进气道”结构也必须使用超塑成形/扩散连接技术生产,因为这类大型结构内部构型极为复杂,使用常规锻压结构件要进行多次焊接,最终使得内部结构超重。又比如采用超塑成形技术生产的钛合金空心风扇叶片,其重量轻、结构强度大,是新一代航空发动机的重要结构件之一。
事实上,采用超塑成形/扩散连接技术生产的这些产品可有效减少航天器或航空器结构上的铆接、焊接等特征的数量,减少零部件及标准件数量,从而提高全流程整体制造效率,带来显著的技术效益和经济效益,是现代航天飞行器、航空飞行器、巡航导弹、高超音速武器制造的核心关键技术之一。特别是因为此技术可有效改善现代航空航天飞行器整体结构设计自由度,降低机体结构质量系数,有利于飞行器航程提升与有效载荷的增加。
(超塑成形设备)
然而,超塑成形/扩散连接过程中的工艺参数变量多、参数同步性控制要求极高,目前世界上,仅有法国、英国、美国、日本和中国掌握该生产技术,其中仅有中、美、英三国具备超塑成形全套生产设备、工艺和模具,这其中我国经过几十年如一日的研发,在该技术领域后来居上,已经可以提供成套制造工艺和相关配件,并且在加工工艺流程、生产效率和产品精度质量上处于世界领先水平。
值得注意的是,随着中国航天、航空产品加工设备和技术的不断提高,中国在关键航天、航空结构件制造领域处于世界前列,但与此同时,美西方国家却在“去工业化”过程中,将自己的优势产业技术能力逐渐退化。因此这次相关出口管制,实际上就是中方拿出精准手段,打断了某些国家重新建立强韧国防工业生产链的进程,每一招都“稳准狠”,直冲对方要害。
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