揭秘上海科技奖特奖：纯国产高端工业母机已应用于国产大飞机及运载火箭生产

界面新闻记者 | 杨舒鸿吉

在航空领域，蒙皮是决定飞机疲劳寿命的主承载零件，占机身面积80%，重量 21%。

在国产大飞机上，蒙皮已采用了轻量化高强度的铝锂合金新材料，最薄处仅和鸡蛋壳差不多。国产大飞机能够自主生产精度如此之高的关键部件，离不开一项关键国产设备的诞生。

2023年5月26日，2022年度上海市科学技术奖授奖揭晓。上海交大王宇晗团队“航空航天大型曲面蒙皮/箱底双五轴镜像铣削技术与装备”项目获技术发明奖特等奖。

在传统飞机蒙皮生产技术中，一般采用化铣方式进行加工，也带来了精度低、污染重等问题。尤其是大尺寸大柔性超薄曲面材料生产过程中，无法采用常规机械铣削加工， 这是国际公认的制造难题。

而随着国产大飞机和运载火箭项目“上马”，对于高端铣削设备的需求也更加紧迫。如何解决这一难题，当时项目团队提出“三条”路径来实现我国航空、航天领域的自立自强。

第一条是买世界最先进的，第二条是与国内顶尖厂商合作研发，第三条是攻坚克难实现自研。

经过两年的努力，我国相关机构发现采购世界最先进的部件仍达不到镜像铣性能提升要求，与国内专业厂 家的联合研发也以厂家研发失败而告终。摆在中国科研人面前的只有组织攻关团队自主研发这一条道路。

此时，上海交通大学研究员、博士生导师王宇晗带领团队成功实现了加工壁厚的高精度控制。该技术不仅专业应用于镜像铣加工场景，核心参数也全面领先竞争对手，还实现了零部件全国产化。

由其团队研发的是一款“五轴镜像铣削技术装备”，其原理是在蒙皮材料加工过程中，在材料的正反两面同时铣削，“相当于在一个足球场上，同时快速奔跑的两个运动员，脚下的两个球的运动轨迹要一模一样。只有正反两面的运动轨迹丝毫不差，才能保证不会铣穿薄且软的材料，不造成材料报废。”王宇晗解释。

该套设备的多个参数领先于国际同类技术。

据介绍，王宇晗团队研发的全球首台立式双五轴镜像铣装备，加工角度范围较国际水平提高70%，满足了新一代火箭整体箱底/大弯曲角度加工需求，且最薄壁厚仅为一张身份证的厚度，提高了火箭有效载荷。

同时，项目组还研制了全球尺寸最大的12米卧式双五轴镜像铣装备，空间精度比国际水平提高1倍，解决了多种型号飞机大尺寸蒙皮精密加工难题。

针对多类型大柔性蒙皮/变形大、壁厚难以控制等难题，项目组提出了双五轴双通道/状态共享与规划的运动控制方法，发明了异种构型、双五轴联动镜 像同步控制技术、双五轴联动与壁厚/实时闭环控制系统，实现了任意形状蒙皮的快速装卡与自动化生产。零件加工精度达到国际领先水平。

工欲善其事，必先利其器。关键工业设备的技术突破，让中国航空、航天从“手搓”时代一跃进入批量生产时代。王宇晗团队也在交大科技成果转化模式下，成立了上海拓璞数控科技股份有限公司，相关技术正式进入产业化阶段

上海拓璞提供的资料显示，研制成功后，国内所有镜像铣装备均由该企业提供。上海拓璞实现了蒙皮从化铣到镜像铣的升级换代。目前，该技术应用于我国航空航天重点企业，有力支撑了我国大飞机及运载火箭等型号的研制与批产。

从科学家到企业家，上海拓璞数控科技股份董事长王宇晗向记者坦言，企业管理曾一度让这家新生的科创企业折戟商场，在国内订单纷至沓来时，臃肿的产品类别也一度让按时交货成为难题。好在通过及时的内部梳理，企业形成了高效的管理。

正当上海拓璞帮助国内企业摆脱国际厂商制约，实现高端“工业母机”自立自强时，来自国际竞争对手的“恶意诉讼”又打得上海拓璞措手不及。“虽然大家同为镜像铣削设备，但是技术路线完全不同，且拓璞已有发明专利24项，软件著作权15项，因此并不畏惧。”王宇晗表示。

国际竞争对手的打压无法阻止中国高端制造设备进入国际市场。来自上海拓璞内部人士消息，目前上海拓璞的相关产品已有国际厂商前来洽谈采购，有望进一步打入国际市场。

王宇晗团队的科研之路，是中国高端工业母机从被“卡脖子”走向“自强”的缩影。

王宇晗同时也担任了国家机床数控系统标准化技术委员会委员。他向界面新闻记者表示，中国高端工业母机虽然仍与国际水平存在较大差距，但是在一些具体领域已经具备“掰手腕” 的能力。国内科研技术工作者要抱有信心，凭借国内强大的工业技术优势，加之国家的强有力支持，一定能够最终实现突破，完成自强梦。