本文摘自科普Room，侵删。
自古以来，交通运输都是国家地区发展必不可少的一部分，从秦朝车同轨，驰道遍及全国，后有隋朝京杭大运河，成为了南北政治、经济、文化联系的纽带。在科技发达的今天，除了陆运和海运之外，空运也成为了人们生活中常见的交通运输工具。
飞机的研制过程远远比建造一辆汽车要复杂艰难得多，而我国的C919在研制过程中也遇到了不少困难，让我们一起来了解一下。
2006年国务院设立了16个重大科技专项，其中之一就是大型飞机重大专项，让中国自己造的飞机上天是国家的意志和人民的期待，C919应运而生。C919飞机是我国首款完全按照国际先进适航标准研制的单通道大型干线客机，具有中国完全的自主知识产权。最大航程超过5500公里，性能与国际新一代的主流单通道客机相当。
2017年5月5日，C919在全国人民的关注下，在浦东国际机场完美地完成了首次成功起降，这意味着中国民用航空随之也开启了新的篇章。
飞机的研制一定要以安全为前提，因为如果没有安全作为准绳，一切都是虚无的。飞机的机头是飞机结构中非常重要的部分，在2009年研制C919机头钛合金主风挡整体窗框时，就遇到了一个难题。
这是一个长6.66米、宽3.96米、高4.13米的空间双曲面构件，按照传统的飞机建造工艺来看，应该要先建造模具，在通过重型锻压机设备进行锻造。在当时我国国内并没有这项技术能够满足这个整体窗框的制造需求，因此机头的研制遇到了瓶颈。
时间紧迫，研发人员无奈之下决定向国外定制购买，但只有欧洲一家公司能够做出来。在一番沟通之后，这家欧洲公司对于我国C919的这一需求给出了每件模具费用50万美元的报价，这一报价着实是惊讶到了C919的工作人员，虽然早早地做好了心理准备知道会有比较高的报价，但没有想到会如此狮子大开口。
不仅价格昂贵，且对方公司给出了两年的交货周期。对方解释道，C919的钛合金主风挡整体窗框尺寸大，形状复杂，全球只有他们公司能够制造出来，所以工期长，价格昂贵。
C919是咱们中国人自己的飞机，不是迫不得已我们的工程师们是并不愿意有求于人的，原本因为要受制于欧美的工程师们就感到十分憋屈，一听到这个价格和工期就更是一整个大无语。这又该怎么办呢？毕竟只有这家公司能够做出我们需要的窗框，但一旦要花费如此高昂的价格和等待如此之久的工期，原本的研制计划就会被打乱，这又该如何是好呢？
这边还处于C919的研制过程之中，另一边北京航空航天大学教授王华明和他的团队已经完成了自己项目的攻关，这就是高性能金属构件“激光增材制造”技术。
这是一种做“加法”的高性能金属零件制造方式——通过计算机控制，用激光将合金粉末熔化，并跟随激光有规则地在金属材料上游走，逐层堆积直接“生长”，直接根据零件CAD模型一步完成大型复杂高性能金属零部件的“近终成形”制造。简单来说，是通过激光3D打印技术来制造大型、复杂的钛合金构件。
于是C919的工程师找到了王华明教授的团队，询问是否有其他的解决办法。王华明教授在了解了C919机头钛合金主风挡整体窗框的制造过程中的困难之后，表达了自己的看法，要想通过传统的锻造方法来制造这一构件的话着实是十分棘手，此话一出让C919的工作人员心凉了半截，但王华明教授随即云淡风轻地说：我有信心两个月做出来。
王华明当然不是夸下海口，而是有着十分充足的技术支撑才敢下这样的保证。飞机上的这些大型关键的零部件，对性能要求是非常高的，传统的工艺需要从熔模铸造、锻造然后机械加工制作完成，这属于传统的重工业制造。
但前面我们也提到了，传统的锻造需要模具，对于一些形状复杂的构件而言，普通的模具和道具是无法完成的，且耗时长、材料利用率低，从而成本十分高昂。王华明团队的激光3D打印技术就很好的弥补了传统制造方法的不足。
它利用增材制造原理技术，性能高，成本低，周期短。让原本在传统制造中需要花费两三年才能研制出的复杂的大型零件，在两三个月的时间就能快速试制完成，这一过程不需要太多的人员参与，只需三五个人在实验室里操作，并且因为是3D打印，省去了原本不需要的材料浪费。
2009年，王华明团队用了55天的时间完成了钛合金主风挡整体窗框，时间直接从两年缩短至55天，并且零件成本还不足欧洲锻造模具费的十分之一！
这下，以为拿捏了我国C919软肋的欧洲公司还以为我们会接受他们的报价和工期，没想到我国凭借自己的努力和更加优良的技术狠狠地打翻了他们的如意算盘。
不仅仅是C919，在2005年技术攻关完成之后，王华明团队已经在歼－15、运－20、歼－11B、歼－31、C919等七种飞机，东风XX 等三种导弹，遥感24等两种卫星，FWS13等三种航空发动机和1型燃气轮机等重点型号研制生产中工程应用并发挥了关键作用。
如今，王华明团队的高性能金属构件激光增材制造技术已经位于国际领先水平，2013年1月18日，国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖，王华明教授也在2015年当选中国工程院院士。北京航空航天大学也在北京市的大力支持下组建了相关的产业化基地，并与中航工业集团达成了合作，立志将这项创新技术成果从实验室走向产业化和工程化，继续朝着“解决国家重大的战略需求”这一目标砥砺前行，让中国的飞机能真正实现 made in China。
参考资料：
[1].飞向未来:国产C919大飞机[J].学习月刊,2021(09):58.
[2]本刊编辑部.校友风采:中国3D打印带头人——王华明院士[J].西华大学学报(自然科学版),2020,39(05):129.
[3]刘振敏.C919的探索与创新之路[J].大飞机,2019(12):36-40.
[4]谭昕.C919研制进行时[J].大飞机,2019(11):28-33.
[5].C919——永不放弃 国产大飞机梦想成真[J].新长征,2019(07):66.
[6]王华明,姚晓丹.王华明院士:国产大飞机新型战机用上国际领先的激光成形技术[J].表面工程与再制造,2018,18(03):48-50.
[7]黄晓艳,马珉.坚持前沿科研 立足自主创新——访中国工程院院士王华明[J].高科技与产业化,2016(08):37-41+36.
[8]韩宵宵.让神奇“变形术”飞机翱翔蓝天——访北京航空航天大学教授王华明[J].中国人才,2013(09):60-61.
[9]李姝,廖行.立足国家战略需求 巧制飞机大型关键构件——记2012年国家技术发明一等奖获得者北航王华明教授及其团队[J].中国高校科技,2013(03):70-71.DOI:10.16209/j.cnki.cust.2013.03.029.
作者：新茶 校稿编辑：小宛
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