2023年5月28日，我國(guó)自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919降落在北京首都機(jī)場(chǎng)，順利完成首次商業(yè)載客飛行，穿過(guò)象征民航最高禮儀的“水門”。這標(biāo)志著C919正式進(jìn)入民航市場(chǎng)，開(kāi)啟市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新征程。

C919客機(jī)是中國(guó)航空工業(yè)的驕傲，也是商業(yè)航空領(lǐng)域的一次突破。作為一款全新的中短程窄體客機(jī)，C919具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)。它采用了許多創(chuàng)新的解決方案，其中包括了3D打印技術(shù)。

C919飛機(jī)中應(yīng)用了大量通過(guò)3D打印技術(shù)制造的零部件。這些零部件包括機(jī)頭主風(fēng)擋窗框、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴、艙門件等，它們通過(guò)3D打印技術(shù)生產(chǎn)，具有更高的強(qiáng)度和更輕的重量。這不僅提高了飛機(jī)的性能和燃油效率，還降低了制造成本。

C919機(jī)頭主風(fēng)擋窗框

C919采用了與其他飛機(jī)不同的造型，使用了四塊單曲風(fēng)擋玻璃。這種設(shè)計(jì)不僅提供了更好的視野，還賦予了飛機(jī)獨(dú)特的外觀。而為了制作這些窗框，需要克服很多技術(shù)挑戰(zhàn)。

中國(guó)工程院院士、大型金屬構(gòu)件增材制造國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、北京航空航天大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院教授王華明帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，耗時(shí)55天，做出了C919機(jī)頭鈦合金主風(fēng)擋整體窗框，由此打破歐洲壟斷，大大降低花費(fèi)。

王華明院士曾在2022年的《院士開(kāi)講》欄目中透露，C919機(jī)頭主風(fēng)擋窗框是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸巨大的部件。全球只有一家歐洲公司能夠制造它，但代價(jià)昂貴，僅模具費(fèi)就高達(dá)1300萬(wàn)元人民幣，還需等待兩年才能交貨。

依賴這家歐洲公司會(huì)導(dǎo)致C919成本急劇上升，性價(jià)比和競(jìng)爭(zhēng)力將無(wú)法與空客和波音相比。而且，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研發(fā)進(jìn)度緊迫，無(wú)法耗費(fèi)兩年時(shí)間等待一個(gè)窗框。

因此，中國(guó)人自己尋找解決方案。2009年，王華明院士和他的科研團(tuán)隊(duì)僅耗時(shí)55天就完成了窗框的設(shè)計(jì)，完全符合原始圖紙，而總費(fèi)用甚至不到200萬(wàn)元！這個(gè)奇跡般的成就正是通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

C919中央翼緣條

3D打印技術(shù)在C919的研發(fā)中的應(yīng)用不僅限于主風(fēng)擋窗框，事實(shí)上，C919首架驗(yàn)證機(jī)還使用了3D打印制作的鈦合金材質(zhì)中央翼緣條。

中央翼緣條是連接機(jī)翼和機(jī)身的重要部件，承擔(dān)著重要的結(jié)構(gòu)和載荷功能。傳統(tǒng)制造方法在當(dāng)時(shí)難以滿足中央翼緣條的復(fù)雜形狀和精確尺寸要求，而3D打印技術(shù)能夠輕松應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

這件鈦合金材質(zhì)的中央翼緣條，尺寸3.07米，重量196千克，于2012年1月打印成功，同年通過(guò)商飛的性能測(cè)試，2013年成功應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919首架驗(yàn)證機(jī)上。這是國(guó)產(chǎn)機(jī)型首次在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段利用3D打印技術(shù)制備承力部件，作為機(jī)翼的關(guān)鍵部件，以我國(guó)當(dāng)時(shí)的制造能力還無(wú)法滿足需求。

如今，大批量生產(chǎn)的C919大飛機(jī)中，中央翼緣條采用了鍛壓成型的工藝。中國(guó)二重萬(wàn)航模鍛利用一臺(tái)8萬(wàn)噸的模鍛壓力機(jī)，使中央翼緣條得以"一次成型"。

C919 LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)

目前，C919飛機(jī)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是由美國(guó)通用電氣與法國(guó)賽峰集團(tuán)SNECMA合資的CFM國(guó)際公司研制的LEAP-1C型發(fā)動(dòng)機(jī)。

而這款發(fā)動(dòng)機(jī)正是使用了3D打印燃油噴嘴。

據(jù)GE表示，與傳統(tǒng)燃油噴嘴相比，3D打印燃油噴嘴從原先的20件部件數(shù)量減少到僅1件，簡(jiǎn)化了組裝過(guò)程。燃油噴嘴整體重量減輕了25%，提升燃油效率和性能。使用壽命提高了5倍以上，增加發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。

實(shí)際上，今年1月6日，國(guó)產(chǎn)CJ-1000A搭載運(yùn)-20的通用飛行臺(tái)，并順利完成掛載實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹， 中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司正在全力推進(jìn)CJ-1000A的適航驗(yàn)證，CJ-1000A預(yù)計(jì)最快于2024年裝配在C919客機(jī)上。據(jù)了解，首臺(tái)CJ-1000A驗(yàn)證機(jī)同樣采用了多項(xiàng)試制關(guān)鍵技術(shù)，包括3D打印的燃燒室燃油噴嘴等。

C919艙門多個(gè)機(jī)構(gòu)零件

據(jù)C919總設(shè)計(jì)師吳光輝透露，C919裝載了28件3D打印的鈦金屬艙門件，兩件風(fēng)扇進(jìn)氣入口構(gòu)件。鈦合金3D打印件成功應(yīng)用于C919艙門復(fù)雜件，力學(xué)性能明顯高于原有鑄件。

據(jù)了解，這些零件主要應(yīng)用在C919前后機(jī)身的登機(jī)門、服務(wù)門和貨艙門上，由飛而康采用基于SLM的3D打印技術(shù)制作，按時(shí)完成交付。為C919點(diǎn)火做出了巨大貢獻(xiàn)，展示了金屬3D打印技術(shù)在航空制造中的潛力。

截至2022年底，C919已經(jīng)獲得32家客戶1035架訂單，讓我們來(lái)回顧一下C919的發(fā)展史。

• 2007年2月，C919項(xiàng)目立項(xiàng) 國(guó)務(wù)院原則批準(zhǔn)大型飛機(jī)研制重大科技專項(xiàng)正式立項(xiàng)；
• 2009年1月，中國(guó)商飛公司正式發(fā)布首個(gè)單通道常規(guī)布局150座級(jí)大型客機(jī)機(jī)型代號(hào)“COMAC919”，簡(jiǎn)稱“C919”；
• 2015年11月，C919首架機(jī)在浦東基地正式總裝下線；
• 2017年5月，C919在上海浦東機(jī)場(chǎng)成功完成首飛任務(wù)；
• 2021年3月，C919全球首單正式落地；
• 2022年9月，C919獲中國(guó)民用航空局頒發(fā)的型號(hào)合格證，這標(biāo)志著我國(guó)具備按照國(guó)際通行適航標(biāo)準(zhǔn)研制大型客機(jī)的能力；
• 2022年11月，中國(guó)民航局向中國(guó)商飛公司頒發(fā)C919大型客機(jī)生產(chǎn)許可證(PC)；
• 2022年12月，全球首架C919飛機(jī)交付中國(guó)東方航空；
• 2023年5月，C919商業(yè)航班首飛。
  

最后，3D打印技術(shù)已經(jīng)在航空業(yè)中嶄露頭角，成為創(chuàng)新和發(fā)展的重要推動(dòng)力量。借助3D打印技術(shù)，能夠制造出復(fù)雜形狀的零部件，同時(shí)確保其高度精確的尺寸和質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)不僅提高了生產(chǎn)效率，還減少了成本和材料浪費(fèi)。未來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以期待更多航空領(lǐng)域的創(chuàng)新和突破，為航空業(yè)帶來(lái)更多的發(fā)展機(jī)遇。

2023年5月28日，我國(guó)自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919降落在北京首都機(jī)場(chǎng)，順利完成首次商業(yè)載客飛行，穿過(guò)象征民航最高禮儀的“水門”。這標(biāo)志著C919正式進(jìn)入民航市場(chǎng)，開(kāi)啟市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新征程。

C919客機(jī)是中國(guó)航空工業(yè)的驕傲，也是商業(yè)航空領(lǐng)域的一次突破。作為一款全新的中短程窄體客機(jī)，C919具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)。它采用了許多創(chuàng)新的解決方案，其中包括了3D打印技術(shù)。

C919飛機(jī)中應(yīng)用了大量通過(guò)3D打印技術(shù)制造的零部件。這些零部件包括機(jī)頭主風(fēng)擋窗框、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴、艙門件等，它們通過(guò)3D打印技術(shù)生產(chǎn)，具有更高的強(qiáng)度和更輕的重量。這不僅提高了飛機(jī)的性能和燃油效率，還降低了制造成本。

C919機(jī)頭主風(fēng)擋窗框

C919采用了與其他飛機(jī)不同的造型，使用了四塊單曲風(fēng)擋玻璃。這種設(shè)計(jì)不僅提供了更好的視野，還賦予了飛機(jī)獨(dú)特的外觀。而為了制作這些窗框，需要克服很多技術(shù)挑戰(zhàn)。

中國(guó)工程院院士、大型金屬構(gòu)件增材制造國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、北京航空航天大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院教授王華明帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，耗時(shí)55天，做出了C919機(jī)頭鈦合金主風(fēng)擋整體窗框，由此打破歐洲壟斷，大大降低花費(fèi)。

王華明院士曾在2022年的《院士開(kāi)講》欄目中透露，C919機(jī)頭主風(fēng)擋窗框是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸巨大的部件。全球只有一家歐洲公司能夠制造它，但代價(jià)昂貴，僅模具費(fèi)就高達(dá)1300萬(wàn)元人民幣，還需等待兩年才能交貨。

依賴這家歐洲公司會(huì)導(dǎo)致C919成本急劇上升，性價(jià)比和競(jìng)爭(zhēng)力將無(wú)法與空客和波音相比。而且，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研發(fā)進(jìn)度緊迫，無(wú)法耗費(fèi)兩年時(shí)間等待一個(gè)窗框。

因此，中國(guó)人自己尋找解決方案。2009年，王華明院士和他的科研團(tuán)隊(duì)僅耗時(shí)55天就完成了窗框的設(shè)計(jì)，完全符合原始圖紙，而總費(fèi)用甚至不到200萬(wàn)元！這個(gè)奇跡般的成就正是通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

C919中央翼緣條

3D打印技術(shù)在C919的研發(fā)中的應(yīng)用不僅限于主風(fēng)擋窗框，事實(shí)上，C919首架驗(yàn)證機(jī)還使用了3D打印制作的鈦合金材質(zhì)中央翼緣條。

中央翼緣條是連接機(jī)翼和機(jī)身的重要部件，承擔(dān)著重要的結(jié)構(gòu)和載荷功能。傳統(tǒng)制造方法在當(dāng)時(shí)難以滿足中央翼緣條的復(fù)雜形狀和精確尺寸要求，而3D打印技術(shù)能夠輕松應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

這件鈦合金材質(zhì)的中央翼緣條，尺寸3.07米，重量196千克，于2012年1月打印成功，同年通過(guò)商飛的性能測(cè)試，2013年成功應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919首架驗(yàn)證機(jī)上。這是國(guó)產(chǎn)機(jī)型首次在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段利用3D打印技術(shù)制備承力部件，作為機(jī)翼的關(guān)鍵部件，以我國(guó)當(dāng)時(shí)的制造能力還無(wú)法滿足需求。

如今，大批量生產(chǎn)的C919大飛機(jī)中，中央翼緣條采用了鍛壓成型的工藝。中國(guó)二重萬(wàn)航模鍛利用一臺(tái)8萬(wàn)噸的模鍛壓力機(jī)，使中央翼緣條得以"一次成型"。

C919 LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)

目前，C919飛機(jī)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是由美國(guó)通用電氣與法國(guó)賽峰集團(tuán)SNECMA合資的CFM國(guó)際公司研制的LEAP-1C型發(fā)動(dòng)機(jī)。

而這款發(fā)動(dòng)機(jī)正是使用了3D打印燃油噴嘴。

據(jù)GE表示，與傳統(tǒng)燃油噴嘴相比，3D打印燃油噴嘴從原先的20件部件數(shù)量減少到僅1件，簡(jiǎn)化了組裝過(guò)程。燃油噴嘴整體重量減輕了25%，提升燃油效率和性能。使用壽命提高了5倍以上，增加發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。

實(shí)際上，今年1月6日，國(guó)產(chǎn)CJ-1000A搭載運(yùn)-20的通用飛行臺(tái)，并順利完成掛載實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹， 中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司正在全力推進(jìn)CJ-1000A的適航驗(yàn)證，CJ-1000A預(yù)計(jì)最快于2024年裝配在C919客機(jī)上。據(jù)了解，首臺(tái)CJ-1000A驗(yàn)證機(jī)同樣采用了多項(xiàng)試制關(guān)鍵技術(shù)，包括3D打印的燃燒室燃油噴嘴等。

C919艙門多個(gè)機(jī)構(gòu)零件

據(jù)C919總設(shè)計(jì)師吳光輝透露，C919裝載了28件3D打印的鈦金屬艙門件，兩件風(fēng)扇進(jìn)氣入口構(gòu)件。鈦合金3D打印件成功應(yīng)用于C919艙門復(fù)雜件，力學(xué)性能明顯高于原有鑄件。

據(jù)了解，這些零件主要應(yīng)用在C919前后機(jī)身的登機(jī)門、服務(wù)門和貨艙門上，由飛而康采用基于SLM的3D打印技術(shù)制作，按時(shí)完成交付。為C919點(diǎn)火做出了巨大貢獻(xiàn)，展示了金屬3D打印技術(shù)在航空制造中的潛力。

截至2022年底，C919已經(jīng)獲得32家客戶1035架訂單，讓我們來(lái)回顧一下C919的發(fā)展史。

• 2007年2月，C919項(xiàng)目立項(xiàng) 國(guó)務(wù)院原則批準(zhǔn)大型飛機(jī)研制重大科技專項(xiàng)正式立項(xiàng)；
• 2009年1月，中國(guó)商飛公司正式發(fā)布首個(gè)單通道常規(guī)布局150座級(jí)大型客機(jī)機(jī)型代號(hào)“COMAC919”，簡(jiǎn)稱“C919”；
• 2015年11月，C919首架機(jī)在浦東基地正式總裝下線；
• 2017年5月，C919在上海浦東機(jī)場(chǎng)成功完成首飛任務(wù)；
• 2021年3月，C919全球首單正式落地；
• 2022年9月，C919獲中國(guó)民用航空局頒發(fā)的型號(hào)合格證，這標(biāo)志著我國(guó)具備按照國(guó)際通行適航標(biāo)準(zhǔn)研制大型客機(jī)的能力；
• 2022年11月，中國(guó)民航局向中國(guó)商飛公司頒發(fā)C919大型客機(jī)生產(chǎn)許可證(PC)；
• 2022年12月，全球首架C919飛機(jī)交付中國(guó)東方航空；
• 2023年5月，C919商業(yè)航班首飛。
  

最后，3D打印技術(shù)已經(jīng)在航空業(yè)中嶄露頭角，成為創(chuàng)新和發(fā)展的重要推動(dòng)力量。借助3D打印技術(shù)，能夠制造出復(fù)雜形狀的零部件，同時(shí)確保其高度精確的尺寸和質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)不僅提高了生產(chǎn)效率，還減少了成本和材料浪費(fèi)。未來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以期待更多航空領(lǐng)域的創(chuàng)新和突破，為航空業(yè)帶來(lái)更多的發(fā)展機(jī)遇。