在未來的戰爭(zheng) 中，高技術武器裝備起著決(jue) 定戰爭(zheng) 勝負的作用，航空裝備作為(wei) 空中作戰的物質基礎，如何適應現代戰爭(zheng) 的要求，是我們(men) 必須要解決(jue) 的重要課題。結合航空裝備的特點，分析了激光技術在航空裝備保障過程中的應用現狀，並探討了其發展趨勢。

    隨著航空設計和製造技術的進步，新型結構、新材料和新工藝在航空裝備製造過程中被大量采用，航卒裝備保障麵臨(lin) 前所未有的挑戰。激光技術以其具有良好的李間控製性和時間控製性，以及特別適合加工高硬度、高熔點或高脆性的材料等特點，受到各個(ge) 國家的廣泛重視。以美國、德國、日本為(wei) 代表的發達國家向該領域投入了大量的資金和資源，激光技術迅猛發展，已經在信息領域、製造業(ye) (電子、半導體(ti) 、機械、汽車、飛機等製造行業(ye) )、軍(jun) 事領域、智能化識別及醫療儀(yi) 器等領域廣泛應用。如美國將激光技術應用於(yu) 航李裝備製造領域，提高航空裝備質量的同時，縮短了生產(chan) 周期，節省了大量的資金，其下一步研究方向已經轉入航空裝備維修領域。激光技術將在所有製造領域內(nei) 取代傳(chuan) 統的機械製造，在航空裝備保障領域發揮核心作用。

1 激光技術

1.1 激光技術的起源及發展現狀
    20世紀50年代美國科學家湯斯(Townes)及前蘇聯科學家普羅克霍洛夫(Prokhomv)等人分別獨立發明了一種低噪聲微波放大器，即一種在微波波段的受激輻射放大器(Micmwave amplification by stimulated emission of radiation)，並以其英文的第—個(ge) 字母縮寫(xie) 命名為(wei) Masero 1958年美國科學家湯斯(Townes)和肖洛(Schawlow)提出在一定的條件下，可將這種微波受激輻射放大器的原理推廣到光波波段，製成受激輻射光放大器(Light amplication by stimulate emission of radiation)，縮寫(xie) 為(wei) Laser。1960年7月美國的梅曼(Maiman)宣布製成了第一台紅寶石激光器(Ruby Laser)。
    目前，世界激光器市場可以劃分為(wei) 三大區域：美國(包括北美)占55％，歐洲占22％，日本及太平洋地區占23％。在世界激光市場上，日本在顯示器、光存儲(chu) 、光通訊及硬拷貝等方麵首屈一指，美國占第二位；在激光醫療(medical laser)及激光檢測方麵則是美國領先；而在激光材料加工設備方麵，德國做得最好。
    我國的第一台紅寶石激光器於(yu) 1961年誕生於(yu) 長春光機所，僅(jin) 落後美國的貝爾實驗室一年。經過幾十年的努力，我國在激光器和激光應用技術研究領域取得了許多成就，我國研製的激光器的功率已經達到並超過了萬(wan) 瓦級，但是在激光器的實際應用方麵與(yu) 國際先進水平相比還存在很大差距，主要是由於(yu) 激光光束質量的問題，使得目前用於(yu) 激光製造的大功率激光器隻能依賴進口回。據統計，國內(nei) 目前從(cong) 事激光器及激光應用設備生產(chan) 的單位約500家，其中生產(chan) 激光音像設備的就有380多家，其他激光設備的有150多家，國家級的激光工程技術研究中心有四個(ge) ，各種類型的激光加工(laser oem)站有120多家。

1.2 激光製造技術與(yu) 激光焊接技術
    隨著激光技術、計算機技術、CAD，CAM技術以及機械工程技術的發展，特別是激光快速原型技術的發展，快捷地生產(chan) 出合格的零部件已經成為(wei) 可能。激光快速原型技術(RP-Rapid Prototyping Technology)是二十世紀八十年代後期興(xing) 起的一項高新技術，它通過材料添加方式快速將CAD模型商接轉換成實體(ti) 模型，而不需要傳(chuan) 統的模具、工具或其他的人工幹涉，它集成了機械工程、CAD，CAM、數控技術、激光技術及材料科學等領域的最新成果，可以自動而迅速的將設計思想轉化為(wei) 具有一定結構和功能的原型或直接製造零件，從(cong) 而可以對產(chan) 品進行快速評價(jia) 、修改。以下簡要介紹兩(liang) 種先進的激光製造技術。
    激光塗覆(熔覆)製造技術：激光塗覆是利用一定功率密度的激光束照射被覆金屬表層上的具有某種特殊性能的材料，使之完全熔化，而基體(ti) 金屬微熔，冷凝後在基材表麵形成一個(ge) 低稀釋度的包覆層，從(cong) 而達到使基材改性的目的。目前。激光塗覆技術已經進入工業(ye) 應用階段，如已將激光熔覆直接製造技術應用於(yu) 航空航天重要零件以及新型武器裝備中的高性能特種零件的局部製造與(yu) 修複例；激光塗覆快速製造技術：是近年來在激光熔覆技術和快速原型技術的基礎上發展起來的一種新技術。首先，由CAD產(chan) 生零件模型，並用分層切片軟件對其進行處理，獲得各截麵形狀的信息參數，作為(wei) 工作台進行移動的軌跡參數。工作台在計算機的控製下，根據幾何形體(ti) 各層截麵的坐標數據進行移動的同時，用激光塗覆的方法將材料進行逐層堆積，最終形成具有一定外形的三維實體(ti) 零件。
    激光焊接技術也是激光技術應用的重要方麵之一。激光焊接是將高強度的激光輻射至金屬表麵，通過激光與(yu) 金屬的相互作用，金屬吸收激光轉化為(wei) 熱能使金屬熔化後冷卻結晶形成焊接。激光焊接作為(wei) 一種高質量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，隨著高功率CO2和高功率YAG激光器以及光纖傳(chuan) 輸技術的完善、金屬鉬焊接聚束物鏡等的研製成功，其在機械製造、航空航天、汽車工業(ye) 、粉末冶金、生物醫學、微電子行業(ye) 等領域的應用越來越廣。

2 航空裝備保障

    當前，一場全球性的新軍(jun) 事變革正受到軍(jun) 界的普遍重視，有人把這場新軍(jun) 事變革概括為(wei) “三新兩(liang) 變”，即：研究新作戰思想，研發新武器裝備，建立新編製體(ti) 製以及從(cong) 根本上改變作戰形態和作戰方式。這場新軍(jun) 事變革正在對未來航空裝備發展產(chan) 生深刻的影響，作為(wei) 空中作戰物質基礎的航空裝備，必須順應新軍(jun) 事變革的潮流，將航空裝備保障的思想貫穿於(yu) 研究、製造、使用、維護保養(yang) 的全過程，應用先進技術不斷提高航空裝備的性能和質量，時刻保證航空裝備處於(yu) 完好狀態，為(wei) 打贏未來高技術條件下的局部戰爭(zheng) 提供物質保障。nextpage
    人類文明進步的曆史是與(yu) 科學技術的發展與(yu) 進步緊密聯係在一起的，許多先進製造技術和工藝、先進材料往往是在航空裝備上首先得到應用。激光用於(yu) 直接製造最初是美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室的科學家基於(yu) 核武器關(guan) 鍵零部件的快速製造提出的，加快了激光技術向航空裝備領域應用的步伐，如美國賓夕法尼亞(ya) 州立大學應用研究實驗室、約翰霍普金斯大學應用物理實驗室和MTS係統公司合作，在美國海軍(jun) 和陸軍(jun) 資助下，專(zhuan) 門研究用大功率CO₂激光直接製造鈦合金飛機大型結構件。
    美國政府對激光直接製造技術非常重視，從(cong) 許多不同的渠道給予了大量資助，據統計，前後共投入2000萬(wan) 美元的研發基金。MTS公司屬下AeroMat公司已采用激光直接製造F/A-18E/F戰鬥機鈦合金機翼件，結果可使生產(chan) 周期降低75％，生產(chan) 成本節約20％，生產(chan) 400架飛機即可節約5000萬(wan) 美元。洛克希德·馬丁公司也在其軍(jun) 用飛機製造廠安裝了激光直接製造設備，以前幾個(ge) 月的工作量現在可以在兩(liang) 周內(nei) 完成，可將傳(chuan) 統方法由幾百個(ge) 零部件組成的結構改成單件結構，從(cong) 而改善了結構完整性，減輕了重量。對於(yu) 某些零件或結構件，如果采用傳(chuan) 統方法製造，僅(jin) 生產(chan) 專(zhuan) 用加工工具就需要1年時間，鈦合金板材訂貨需要一年半，而采用激光直接製造隻需幾十個(ge) 小時。M.Gaumann等利用激光外延生長技術(E-LMF)成功地製造出了航空航天發動機用的耐高溫鎳基超合金單晶葉片，該技術同時可用於(yu) 單晶葉片的修複，修複後的葉片保持完好的單晶性能，而且取向與(yu) 原葉片部分完全一致。
    航空裝備維修與(yu) 其他行業(ye) 相比，對工藝技術要求更高，特別是在維修質量和安全可靠性方麵。多年來。傳(chuan) 統的航空維修廣泛采用TIG和MIG焊接技術.特別是航空時片的維修，但是依然存在許多實際問題。
    例如，對需要維修的葉片有很多限製和要求，有許多葉片不能采用現有焊接技術維修，或者在維修過程中由於(yu) 變形、開裂或熱損傷(shang) 而造成葉片報廢，或者由於(yu) 修複時強烈受熱使性能降低導致葉片使用壽命縮短、可靠性下降。而國際著名的航空發動機製造公司和許多專(zhuan) 業(ye) 維修公司對航空葉片維修早已采用激光熔敷技術，如普惠、GE、羅-羅和MTU等公司。
    將激光焊接技術應用於(yu) 飛機結構損傷(shang) 搶修，是激光焊接鋁合金成為(wei) 鋁合金連接的一種重要手段，並在國際上有許多成功的例子。歐洲空中客車A340飛機的製造中，其全部鋁合金內(nei) 隔板均采用激光焊接，大大簡化了飛機機身的製造工藝。在美國軍(jun) 方ManTech計劃中，激光直接製造的研究重點已從(cong) 製造轉向維修，第二階段研究的題目就是“坦克、艦船和飛機零部件的維修”，其中飛機零部件維修的參加單位有傑克遜維韋海軍(jun) 航空基地、切裏角海軍(jun) 航空基地、羅-羅公司和洛克希德·馬丁公司等。

3 激光技術在航空裝備保障中的應用

    隨著激光技術的進一步發展和市場的不斷擴大，激光製造技術將在所有製造領域內(nei) 取代傳(chuan) 統的機械製造。激光微製造技術使製造微精密元件成為(wei) 可能，且視微係統朝著多樣化和智能化方向發展。目前，激光直接製造技術已經趨於(yu) 成熟，專(zhuan) 用設備的功能和性能在不斷提高和完善，激光直接製造各種材料的工藝技術也得到廣泛和深入的研究，在航空、航天等領域得到應用，這為(wei) 激光直接製造技術應用於(yu) 裝備維修奠定了基礎。#p#分頁標題#e#
    激光焊接技術的不斷成熟為(wei) 航空裝備維修和返場大修提供了新穎獨特的解決(jue) 方案，與(yu) 普通激光熔覆相比，可以預先對維修區的尺寸形狀進行檢測和分析，對維修路徑進行優(you) 化和設計，其焊接過程自動化、熱應力小、無變形，能夠維修嗬焊性差的材料，如某些鎳基高溫合金、鋁合金，從(cong) 而可以獲得更好的成形、表麵質量和維修性能。該項技術可廣泛用於(yu) 各種航空材料，可以使維修更迅速和更可靠地完成。現代飛機製造中焊接技術的應用越來越多，高能柬流焊接技術工程應用趨於(yu) 成熟。激光加工(laser oem)技術作為(wei) 高能束的典型代表，最適合於(yu) 鈦合金零件的損傷(shang) 修複。國外利用固體(ti) YAG激光器進行縫焊和點焊，已有很高的水平。日本白上個(ge) 世紀九十年代以來，在電子行業(ye) 的精密焊接方麵已實現了從(cong) 點焊向激光焊接的轉變。
    將激光製造技術應用於(yu) 航空裝備維修領域是完全可行的，因為(wei) 維修與(yu) 製造沒有本質區別，維修可以看成是集中於(yu) 表麵和局部的製造過程。
    國外激光直接製造技術已趨於(yu) 成熟，商品化的激光直接製造設備已進入市場，其性能和功能也在不斷完善，這為(wei) 激光直接製造用於(yu) 航空裝備維修奠定了物質基礎。美國軍(jun) 方對該項技術在航空維修中的作用和應用十分關(guan) 注，美國國防部研究項目已證明了該項技術用於(yu) 航空裝備維修的必要性和可行性。而我國在將激光技術用於(yu) 航空裝備製造、維修方麵才剛剛起步，激光製造技術還不夠成熟，應加快激光技術的發展及其在航空維修領域的應用，同時應結合航窄裝備質量保障的具體(ti) 特點，開展預研和應用基礎研究，為(wei) 航宅裝備製造和現場維修創造條件。

4 加快激光技術在航空裝備中的應用

4.1 製定將激光技術應用於(yu) 航空裝備質量發展規劃
    我國對將激光技術應用於(yu) 航空裝備建設的重要性缺乏足夠的重視，與(yu) 德國、美國等發達國家形成鮮明對比。1998年美國國家研究理事會(hui) 發布了哈裏森計劃，指出“光技術將改變整個(ge) 世界”，加強學科交叉，使光技術成為(wei) 一個(ge) 綜合性學科，增進了美國的經濟、軍(jun) 事實力。我國有關(guan) 部門應提高對將激光製造技術應用於(yu) 航空裝備的重要性的認識，為(wei) 航空裝備質量保障的發展提供技術支持。

4.2 加大政府對航空裝備質量建設的資金支持
    美國、德國等發達國家向開發激光技術投入了大量的資金、資源，例如德國在“LASER 2000”計劃期間，基金就資助了2.9億(yi) 歐元(約合人民幣26億(yi) 元)，平均每個(ge) 項目約資助50萬(wan) 歐元。擁有高質量、高性能的航空裝備，必須加快激光技術的發展應用，加大對航空裝備建設的資金支持。

4.3 現代激光人才的培養(yang)
    現代激光人才必須具有激光製造技術和激光製造係統的知識基層，並在相關(guan) 方麵具有深厚專(zhuan) 業(ye) 功底，並能針對現代激光製造中的問題開展基礎理論的研究。要將激光技術應用於(yu) 我國航空裝備保障，首先必須加強對現代激光人才的培養(yang) 。

4.4 加強激光技術的國際合作
    德國、美國、日本等國在這一領域處於(yu) 先進水平，他們(men) 有很多做法和經驗值得我們(men) 學習(xi) 借鑒。中德兩(liang) 國在激光加工(laser oem)領域內(nei) 有長期合作交流的曆史，通過交流學習(xi) ，有利於(yu) 加快我國激光技術的發展，有利於(yu) 加快激光技術在我國航空裝備保障中的應用。