اختراق الصين في تصنيع المكونات الفضائية ذات الجدران الرقيقة: تقنية طحن المرايا تقود المستقبل

تم إنشاؤها 2025.08.22

لماذا يعني الوزن الأخف الأفضل

في هندسة الطيران، يرتبط تقليل الوزن ارتباطًا مباشرًا بالأداء. يسمح هيكل الطائرة الأخف للطائرة بالطيران لمسافات أبعد، وحمل المزيد من الحمولة، واستهلاك وقود أقل. بالنسبة للصواريخ، كل كيلوغرام يتم توفيره في الهيكل يترجم إلى حمولة إضافية يتم توصيلها إلى المدار. ومع ذلك، يجب أن تتحمل المكونات التي تجعل هذا ممكنًا - الأغطية الكبيرة المنحنية للطائرات وقواعد خزانات الصواريخ - ضغوطًا شديدة مع الحفاظ على الدقة الديناميكية الهوائية.

لسنوات عديدة، اعتمد المصنعون على الطحن الكيميائي. كانت هذه العملية، على الرغم من استخدامها على نطاق واسع، تواجه تحديات كبيرة: دقة منخفضة، سمك جدار غير متساوٍ، تلوث بيئي كبير، وقابلية تطبيق محدودة على مواد جديدة مثل سبائك الألمنيوم-الليثيوم. مع مطالبة برامج الجيل التالي بنسب أعلى من القوة إلى الوزن، أصبح الطحن الكيميائي عقبة بدلاً من حل.

ظهور تقنية طحن المرايا - وهي طريقة معالجة مزدوجة ذات خمسة محاور - قد أعادت الآن تعريف كيفية إنتاج مكونات الطيران ذات الجدران الرقيقة. لقد دفعت جهود البحث المستمرة في الصين على مدى العقد الماضي هذه العملية التي كانت تعتمد في السابق على الاستيراد إلى مجال الابتكار المحلي والتطبيق على نطاق واسع.

تجاوز عنق الزجاجة في العمليات التقليدية

يجب أن تجمع جلود الطائرات بين البناء الخفيف للغاية وعمر التعب الطويل، بينما يجب أن تتحمل قيعان خزانات الصواريخ كل من ضغط الوقود والقوى الهائلة للإطلاق. تحتوي عملية النقش الكيميائي التقليدي (الطحن الكيميائي) على عدة نقاط ضعف جوهرية:

دقة معالجة منخفضة

وصعوبة الحفاظ على سمك موحد

الأثر البيئي

، مع نفايات كيميائية عالية وتلوث

الاعتماد على العمل اليدوي

، مما يجعل النطاق والاتساق صعبين

عدم التوافق مع السبائك المتقدمة

مثل الألمنيوم-الليثيوم

عدم القدرة على إزالة عدم تجانس سمك الجدار

في الأجزاء ذات القطر الكبير

أصبحت هذه القضايا عنق زجاجة شديد، مما حد من التحسينات في أداء كل من الطائرات والمركبات الفضائية.

اختراق الصين: طحن المرايا المزدوجة بخمسة محاور

تعتبر عملية الطحن المرآتي على نطاق واسع "الجوهرة المتوجة" في المعالجة بخمسة محاور. تتضمن العملية الحركة المتزامنة لرأسين للطحن - رأس قطع ورأس دعم - يعملان في صورة مرآة. القياس في الوقت الحقيقي لسمك الجدار والدعم التكيفي يمنع تشوه الأجزاء الضعيفة وذات الجدران الرقيقة.

لسنوات عديدة، كانت هذه التكنولوجيا محتكرة من قبل الموردين الأوروبيين مثل Dufieux (فرنسا) و M.Torres (إسبانيا). كانت تكلفة آلة واحدة من فئة 12 مترًا تتجاوز 110 مليون يوان (15 مليون دولار أمريكي)، وعادة ما كانت تُباع بموجب عقود تقييدية تحظر نقل التكنولوجيا الأساسية.

كانت استجابة الصين جهدًا وطنيًا استمر عقدًا من الزمن. حقق اتحاد يضم جامعة شنغهاي جياو تونغ، وتوبلاس CNC، وCOMAC، وAVIC طائرات شيان، وتصنيع الصواريخ في تيانجين سلسلة من الاختراقات عبر السلسلة الكاملة - النظرية، والتكنولوجيا، والعمليات، والمعدات. وشملت الإنجازات الرئيسية:

تطوير تقنيات المعالجة الدقيقة للأسطح الكبيرة المرنة
بناء العالم

آلة الطحن العمودية المزدوجة ذات المحاور الخمسة الأولى

خلق العالم

أكبر نظام طحن مرآة مزدوجة بخمسة محاور أفقي

عمليات جديدة لـ

أغطية الطائرات وقواعد خزانات الصواريخ المتكاملة

تم تطبيق هذه التقدمات بنجاح على برامج رئيسية مثل طائرة النقل Y-20، وطائرة الركاب C919، وبرنامج الفضاء المأهول الصيني، وقاع الدبابة المتكاملة من فئة 5 أمتار لمهام القمر.

أول التسليمات: دخول الثلاثة الأوائل عالميًا

في عام 2017، قدمت جامعة شنغهاي جياو تونغ وآلة CNC Topplus في شنغهاي أول آلة طحن مرآة مصنوعة محليًا في الصين، مما سد فجوة طويلة الأمد. وقد وضعت هذه الخطوة الصين كالدولة الثالثة في العالم التي تتقن هذه التكنولوجيا، بعد فرنسا وإسبانيا.

تغلب النظام على العقبات التقنية الرئيسية مثل دعم التخميد للهياكل فائقة النحافة، وقياس سمك الجدار عبر الإنترنت والتعويض، وتعزيز دقة الديناميكا الآلية. عند تطبيقه على أقسام خزانات الصواريخ، تحسن تحمل سمك الجدار بمقدار خمسة أضعاف مقارنةً بالفرز الكيميائي.

تم الاعتراف بالاختراق من قبل وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات في الصين كجزء من "خمس سنوات من التقدم في إنجازات المعدات الرئيسية".

توسيع القدرات: من 3 أمتار إلى 5 أمتار

غزو "قشرة البيضة العملاقة"

طورت فرق البحث بعد ذلك آلة عمودية مزدوجة ذات خمسة محاور من فئة 3 أمتار، موسعة تطبيقات طحن المرايا من الهياكل المنحنية المفردة إلى الهياكل المنحنية المزدوجة. في تيانجين، قاموا بنجاح بطحن قاع خزان صاروخ بطول 3.35 متر بسمك جدار يبلغ فقط 1 مم، محققين نسبة القطر إلى السمك 3350:1.

لتجاوز الصلابة الضعيفة الشديدة - التي تشبه معالجة "قشرة بيضة عملاقة" - قدم المهندسون مسح الليزر، وتعويض السماكة الآلي، والتحكم الرقمي في التشوه. وقد مكن ذلك من تصنيع دقيق وصديق للبيئة مع تقليل كبير في أوقات الدورة.

من المقالة الأولى إلى الإنتاج الضخم

في مصنع شنغهاي للطيران والفضاء 149، تم تحسين عمليات طحن المرايا لأسفل خزانات الصواريخ على مدى ثلاث سنوات. تحسنت الدقة إلى ±0.1 مم، بينما انخفض وقت المعالجة من 20 يومًا إلى 6-7 أيام فقط. في أكتوبر 2023، احتفل المصنع بإطلاق خزانته المتكاملة من الفئة 3 متر رقم 100، مما يدل على نضوج التكنولوجيا للإنتاج التسلسلي.

توسيع نطاقه إلى 5 أمتار

في عام 2024، حققت الصين إنجازًا عالميًا آخر - طحن مرآة لقاعدة خزان صاروخي بقطر 5 أمتار. كانت التحديات هائلة: أصبح الحفاظ على تجانس سمك الجدار أكثر صعوبة، وتعددت مخاطر التشوه. صمم المهندسون آلة عمودية مزدوجة الرأس بامتداد 6 أمتار مع دعم متزامن بزاوية 110°، ومسح سمك محسّن في الوقت الحقيقي، وأنظمة تثبيت مطورة.

هذا الإنجاز يمثل انتقالًا كاملًا من الطحن الكيميائي واللحام الملوثين ومنخفضي الدقة إلى الطحن المرآتي النظيف وعالي الدقة لهياكل الصواريخ الكبيرة.

التطبيقات في الطيران: من C919 إلى Y-20

ضمان سلسلة إمداد C919

تتطلب طائرة الركاب C919 جلود هيكلية بمدة حياة إجهاد تتجاوز معايير بوينغ وإيرباص، والعديد منها مصنوع من سبيكة الألمنيوم-الليثيوم. لم تتمكن عمليات الطحن الكيميائي التقليدية من تلبية هذه المتطلبات.

في مرحلة ما، كانت سلسلة إمداد C919 تعتمد على آلات طحن المرايا المستوردة. ولكن عندما فشلت المعدات الأجنبية، واجهت الصين احتمال حدوث اضطرابات في الإمدادات. تدخلت الفرق المحلية بسرعة، مقدمة أنظمة طحن المرايا الأفقية ذات المحاور الخمسة المزدوجة بدقة وكفاءة ونطاق أعلى من البدائل المستوردة.

اليوم، تم تركيب خمسة خطوط إنتاج آلية تعتمد على طحن المرايا المحلية، وتزويدها بجلود لأكثر من 60 مجموعة طائرات، مما يضمن إنتاجًا آمنًا وموثوقًا لبرنامج C919.

دعم طائرة النقل Y-20

تتميز الطائرة Y-20 الكبيرة للنقل بجلود هيكلية منحنية ضخمة، وصفها المهندسون بأنها "أفلام معدنية". هذه الهياكل فائقة الحجم وفائقة النحافة عرضة للغاية للتشوه أثناء المعالجة. لم تتمكن معدات CNC التقليدية من التكيف.

لحل هذه المشكلة، طورت شركة AVIC شيآن للطائرات وشركاؤها أكبر آلة طحن مرآة في العالم، وهي نظام أفقي مزدوج ذو خمسة محاور بطول 12 مترًا. وقد مكن ذلك من الطحن الآلي والدقيق للجلود الكبيرة، مما حول ما كان يومًا ما عنق زجاجة حرج إلى عملية قوية.

لم تلبِ المعدات توقعات الأداء فحسب، بل تجاوزتها، مما أسس نظامًا كاملًا للعملية والمعدات للجلود المنحنية الكبيرة. إنها الآن تدعم كل من برامج Y-20 و C919، وتم التعرف عليها من قبل صحيفة الشعب اليومية كمعلم في ابتكار أدوات الآلات عالية الجودة.

أثر أوسع على صناعة أدوات الآلات في الصين

لقد امتد نجاح طحن المرآة إلى ما هو أبعد من الطيران ليشمل قطاع أدوات الآلات عالية الجودة الأوسع. تشمل تأثيراته:

تطوير

ماكينات الطحن الأفقية ذات خمسة محاور المجهزة بالسلسلة للألمنيوم وسبائك التيتانيوم

إنشاء أول خط إنتاج آلي لطحن الألواح في الصين
تحسينات الكفاءة تصل إلى

أربعة أضعاف أعلى من مطاحن الجسر التقليدية

التقدم في

تصنيع جسر بخمسة محاور بدقة عالية للغاية وبمدى واسع لمكونات الطائرات المدنية

انتقال عمليات التجميع من التركيب اليدوي إلى

تجميع قابل للتبادل عالي الكفاءة

هذه الإنجازات لم تؤمن فقط الاستقلال في تكنولوجيا كانت تحت احتكار سابق، بل زادت أيضًا من تنافسية الصين العالمية في التصنيع الدقيق.

نحو عصر جديد في تصنيع الطيران

من قيعان خزانات بطول 3 أمتار إلى 5 أمتار، ومن سبائك الألمنيوم-الليثيوم إلى الأغطية المعدنية فائقة النحافة، حققت برامج الطحن المرآتي في الصين سلسلة من الإنجازات العالمية الأولى. على مدى أكثر من عقد من الجهود، حققت الفرق الصينية اختراقات في النظرية والعمليات والمعدات والتطبيق الصناعي.

تدعم التكنولوجيا الآن المشاريع الوطنية الرئيسية بما في ذلك C919 و Y-20 وصواريخ لونغ مارش ورحلات الفضاء المأهولة واستكشاف القمر. من خلال استبدال الطحن الكيميائي بطحن المرايا الخضراء عالية الدقة، لم تقم الصين فقط بإزالة الاختناقات المستمرة ولكنها وضعت نفسها أيضًا في طليعة تصنيع الفضاء الجوي من الجيل التالي.

مع توسع التطبيقات واستمرار تطور التكنولوجيا، ستلعب عملية الطحن العاكس دورًا أكبر - مما يساعد قطاع الفضاء في الصين على الوصول إلى آفاق جديدة بينما يعيد تشكيل مستقبل صناعة الفضاء العالمية.

الاتصال

اترك معلوماتك وسنتصل بك.