CAIEC路演 | 乘风航空：航空发动机热端关键零部件制造
2022-09-29
工艺驱动飞行，用先进制造工艺成就中国的航空发动机，提供尖端的特种工艺服务。
无锡乘风航空工程技术有限公司
无锡乘风航空工程技术有限公司是一家位于无锡市新吴区，专门从事高性能航空发动机热端关键部件加工和先进制造工艺研究的公司。乘风航空汇集了国内外航空发动机业内的众多青年人才，以热端部件的特种工艺（激光加工、热障涂层、特种焊接等）为切入点，逐步扩展至热端部件的全工序全流程加工，为中国最新一代战斗机所配备的高性能涡扇发动机以及大飞机/客机提供热端关键零部件。在第一期工程完成后，乘风航空将具备国内唯一的集热部件气膜孔加工、新一代涡轮叶片PtAl涂层及极端环境考核试验为一体的能力。其中所涉及到的关键装备，如五轴高功率激光加工系统、精密叶片电火花铣削系统及PtAl涂层生产系统等均为公司所自研，拥有完整的知识产权，解决了目前航空发动机所面临的多项“卡脖子”问题。在多方的合力支持和共同努力下，乘风航空将致力于建设专业化技术能力、体系化管理能力、批产化生产能力，为我国航空发动机事业追赶国际先进水平做出贡献。
航空发动机热端关键零部件制造
本项目以高性能涂层与冷却孔加工为切入点，最终成为航空发动机热端部件制造供应商，同时拓展能源、船舶及医疗器械等领域。航空发动机热端部件包括燃烧室和涡轮，其工作环境十分恶劣，温度可达2000℃，压力超过40个大气压，故燃烧室和涡轮的冷却是重中之重。同时由于涡轮转速高，每个叶片承受的离心力超过10吨，一点微小的缺陷就会造成严重的后果；而空气中包含大量钙镁铝颗粒，高温燃烧环境会使这些颗粒对隔热涂层和材料造成严重破坏。本项目以异型气膜冷却孔加工和高性能涂层作为切入点，结合完全自主知识产权的特种加工设备解决我国航空发动机热端部件的“卡脖子”项目。在此基础上力争5年内拓展至整个热端部件的全工序加工，并以此为平台实现能源、船舶及医疗器械领域的延伸。本项目创业团队均为航空发动机领域具有多年设计制造经验的专家，在相关领域获得国内国外博士或硕士学位，并获得国内科学技术进步奖。
各位领导、评委老师大家好，我是无锡乘风航空的董事长沈涵，下面就由我来为大家介绍"航空发动机热端部件制造"项目。我的介绍将分为技术产品、行业市场、商业模式、人才团队、财务分析五个部分。乘风航空成立于2021年9月，注册资本5000万，拥有厂房8500平。股东构成包括航亚科技类的上市航发零部件制造企业、英诺类的专业投资机构，以及我们的技术团队和一些外部投资人。
下面请大家看一下发动机的拆解图。发动机以燃烧室为界，前后分成了冷端和热端。众所周知，热端部件的工艺难度和附加值是最高的。我们的主营业务是从事高性能航空发动机热端部件的制造加工，和先进制造工艺的研究。涉及的零部件和工艺从燃烧室的前置扩压器、燃油喷嘴到火焰筒到涡轮叶片的打孔涂层和焊接。三期建设完成后，我们将具备热端部件的全工序制造能力。当前，我们多项技术处于国内领先水平，其中以激光加工和特种涂层技术为核心，具备了从自主研发设备到工艺开发，再到产品交付的全流程生产能力。根据热端部件的特点，我们建设了多种能力。首先是完整的积压能力，主要服务于燃烧室、火焰筒、尾喷等部件的成型加工。特种工艺方面可以提供三维五轴的激光打孔、切割以及叶片的顶花打孔。激光打孔设备是我们和华工激光共同自主研发的国内首台大型五轴汽模孔加工设备。电火花打孔设备也是我们自主研发的，为此我们还投资了一家电火花打孔设备公司。在涂层方面，我们涵盖了发动机中几乎所有的涂层制造，包括耐磨、封严、热胀等。同时也提供涡轮叶片的渗铝涂层、铂铝涂层、陶瓷涂层等工艺。二期建设将自主完成电子束物理气相沉积，也就是EB-PVD的建设，在焊接部分我们可以提供氩弧焊、激光焊、电子束焊等。发动机热端部件的出厂标准多数由性能决定，因此我们建设了完整的金相、力学性能、智能空气流量测试、热冲机热循环等考核能力。除航空发动机外，我们的业务还可应用在能源、传用燃机、医疗器械等方面。当前航发市场潜力比较巨大，近年来由于国际形势的变化，我们的军机列装结构也在不断升级，规模数量也不断增加。在五代机部署的同时，还有大量的三代机、四代机仍然在服役，有换装、维修的需求。这也是我们和欧美最大的不同，因此我们发动机需求量比欧美要大。现在主机厂普遍存在产能不足的问题，需要我们这样的民营企业提供一些产能上的补足。民机方面，C919完成试飞正在加速取证，C919、C929也将逐步装备长江系列发动机，而长江系列发动机在量产的时候需要我们这样的企业来进行保障。目前，热端部件特种工艺的供应商在民营企中还是比较稀少的，这也是我们选择这一赛道的原因之一。我们的口号是“工艺驱动飞行”，我们的宗旨和目标是“用先进制造工艺成就中国的航空发动机”，我们的商业模式是提供尖端的特种工艺服务。众所周知，航空发动机领域一般是由甲方指定原材料供应商或者直接提供毛坯，再由其专业公司进行特种工艺服务，并生产关键的零部件，生产模式类似于“来料加工”。我们的项目不仅仅来自航发，也有其他单位的外围任务。另外，燃机、小型发动机、辅助动力装置等也有特种工业需求，因此我们的项目来源比较多元化。关键在于“人才”。当前，公司的人才队伍实现了专业化、高学历化、精简化，员工约20名，大多来自航发体系内。我和钱凌翼博士之前都曾在商发工作。2016年，我从美国回国来到商发从事燃烧室设计，钱博士从英国回国来到商发从事涂层工艺开发。其他的核心团队也多来自于商发460、430、410的主机厂和设计所。目前民企涉足航发领域，尤其是尖端特种工艺主要在两方面存在难度。首先是技术门槛非常高，其次是需求定义比较复杂。我们公司的人才构成，可以确保我们在技术上相对于其他企业做到领先，同时在需求上我们比较了解航发短板，可在实际研发工作中避免类似的问题，这也是我们的一大优势。此外，我们还成立了专家委员会，拥有专家十余人。未来我们的专家委员会还将扩展到30人左右，进行长期的合作交流，给我们提供大量资源支持的同时，使我们始终保持技术的领先性。我们公司从去年成立到现在已经完成一期建设，如厂房、设备、人才等，并和航发、商发、燃机等开展了正式的业务合作。三期建设后，预计营收将超1.5亿，利润达到1亿。融资方面，我们完成了天使轮融资2000万，预计明年和后年分别进行近3000万和5000万的融资。
评委提问&点评
您的工艺是依靠仿真还是靠实物测试？积累了多少经验？
沈涵：我们仿真方面做的较少，主要还是以实验为主。航发本身是一门实验科学，特别是热端部件方面，在涉及到燃烧及高温燃气时，实验是十分重要的。所以我们拥有热冲机、热循环、热考核、流量测试、力学、金相等一系列的实验能力。
沈涵：我们没做过PIP技术内的CMC，CVI和MI中的CMC都做过，包括打斜孔和切割，都是采用激光进行的，包括毫秒激光、水导激光。
沈涵：我们主要是提供热端部件的工艺服务。作为产业链里的加工供应商，首先主打航发内的产品。
沈涵：因为特种工艺本身拥有较高的技术门槛，涉及到特种工艺，就需要做破坏性实验才能检验这种工艺，很少有民营企业愿意涉足其中。
用激光做多层级复杂密集孔加工时，中间如何处理？多层烧串问题怎样解决？
沈涵：像罗罗等都是带着陶瓷涂层技术进行异形孔加工。我们自己研制的工艺也是一步穿透，在激光的能量、波长、脉宽方面进行一定的控制。
本文根据嘉宾在【第六届中国航空创新创业大赛全国总决赛】上的发言整理、删减。(查看更多完整视频请扫描二维码)
