這項專利金獎擦亮“工業皇冠上的明珠”

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日前，第十三屆中國國際專利技術與產品交易會開幕式暨第二十四屆中國專利獎頒獎大會在大連舉辦，29個項目獲得中國專利金獎。江蘇大學教授魯金忠團隊“一種用于多種葉片激光沖擊的變形抑制夾具”斬獲金獎，現場領取了獎牌。

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變形抑制夾具。 受訪者供圖

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魯金忠（左一）指導學生。 受訪者供圖

航空發動機是飛機的“心臟”，被稱為“工業皇冠上的明珠”，同時也是衡量一個國家高端制造集成技術的標準。其中，葉片作為航空發動機的核心構件，其價值約占航空發動機的29%，在極端惡劣環境下，葉片承受交變載荷，極易產生疲勞失效和斷裂。

“裝夾裝置作為葉片激光沖擊強化過程中不可替代的環節，歐美國家對我國進行封鎖，我們必須自主研發。”魯金忠介紹，當前航空發動機渦輪葉片激光沖擊強化裝夾主要面臨四個難題：葉身強化容易產生震顫和變形，葉片型面沖擊軌跡規劃難，表面加工精度要求高，尺寸形狀差異大。

針對四個難題，團隊提出發明一種用于多種葉片激光沖擊的變形抑制裝夾方法和夾具，可以根據葉片幾何特征，進行葉根定位、葉身夾緊，同時又能抑制葉片變形。

基于這樣的想法，團隊最終采用磁吸式和組合設計，實現多種葉片快速裝夾、靈活切換；多點感應柔性支撐，自適應葉片形狀，抑制了強化過程中的葉片變形；葉身則采用柔帶式夾緊，約束葉片懸垂末端，提升葉片的夾持剛度。

采用該發明技術強化的渦輪截面位置度、變形扭轉角、表面粗糙度、疲勞壽命均達到或超過國際上最先進的LSPT公司的同類產品；對損傷渦輪葉片進行激光沖擊綠色再制造，性能指標超過新的葉片，并節約生產成本75%至80%。

由多名院士和航空制造專家組成的專家組給出鑒定意見：該發明專利攻克了航空發動機渦輪葉片等關鍵件表面改性與保形控制難題，技術原創性強，具有自主知識產權，整體技術達到國際先進水平，其中形性調控技術達到國際領先水平。

目前，應用該發明技術的項目已經實現產業化實施，在多家行業頭部企業得到應用和推廣，產生了顯著的經濟效益。2020年1月至2021年12月底，合計應用單位6家，新增銷售額6.25億元，新增利潤2.42億元。

“以一個裝置獲評中國專利金獎，并不多見。”魯金忠表示，團隊為解決國家重大戰略需求而設計的夾具，不僅僅是裝置，還包括了快速定位、多點感應自適應和柔性裝夾等方法。