本著作作为“工程科技发展战略研究丛书”之一，已获得“国家出版基金”，列入“十三五国家重点图书出版规划项目”。本著作主要是来源于中国工程院重大咨询项目“航天航空智能制造技术及装备发展战略研究”，由上海航天技术研究院、上海航天设备制造总厂、中国国发商用航空发动机有限公司、上海交通大学、中国商飞上海飞机设计研究院、上海飞机制造有限公司、中国航发上海商用航空发动机制造有限公司、上海电气集团、上海航天精密机械研究所、上海航天控制技术研究所等单位组织人员进行编写，提供了近几年关于航天航空智能制造技术与装备领域研究的前沿成果与示范工程，具有极强的原创性、专业性、实用性和前瞻性。

本专著面向国家战略急需、重大专项应用和技术领先方向，针对如何对接国家战略、聚焦产业优势，规划了航天航空产业制造体系，制定了技术路线图，并提出相关重点示范工程和发展建议。专著的出版对全面提升我国航天航空领域核心制造能力，探索一条适合具有中国特色的航天航空智能制造的“自主创新+开放合作”发展道路具有积极指导意义，可为推动中国制造业转型升级、创新发展提供参考和有力支撑。

内容简介

航天航空产业是表征国家科技实力和竞争力的重要战略性产业，大力提升航天航空装备制造业水平和产业化能力，是加快推进我国制造业转型升级的重要任务。本书围绕“中国制造2025战略”实施，以国家航天航空重大工程应用需求为牵引，重点介绍了航天和商业航空领域智能制造技术与装备发展现状与趋势、发展目标、关键技术与重大装备、体系规划、技术路线、发展战略、示范应用以及发展建议等方面研究成果。
本书共分7个章节，主要包括：国内外航天航空产业智能制造技术及装备发展现状和主要问题、应用需求，结合长三角地区技术基础和区位优势，梳理了航天航空重点发展领域、关键技术及重大装备，描述了2030年前航天航空智能制造技术发展路线图。此外，本书还围绕产业技术发展、区域经济融合、制造体系建设，提出相关发展对策，并进行了规划部署，为新形势下我国特别是长三角区域航天航空智能制造技术及装备产业发展提出了重点方向和示范工程建议。
本书可供航空、航天装备领域的工程技术人员和管理人员，以及政府相关部门的决策人员参考。
航天航空产业是表征国家科技实力和竞争力的重要战略性产业，大力提升航天航空装备制造业水平和产业化能力，是加快推进我国制造业转型升级的重要任务。本书围绕“中国制造2025战略”实施，以国家航天航空重大工程应用需求为牵引，重点介绍了航天和商业航空领域智能制造技术与装备发展现状与趋势、发展目标、关键技术与重大装备、体系规划、技术路线、发展战略、示范应用以及发展建议等方面研究成果。

作者简介

本专著作者队伍强大，项目课题组由中国工程院院士潘云鹤担任组长，学术研究机构、行业应用机构、技术应用企业等组成，具体为上海航天技术研究院、上海航天设备制造总厂、中国国发商用航空发动机有限公司、上海交通大学、中国商飞上海飞机设计研究院、上海飞机制造有限公司、中国航发上海商用航空发动机制造有限公司、上海电气集团、上海航天精密机械研究所、上海航天控制技术研究所等单位。

孟光，56岁，航天技术（上海）研究院副院长、教授。先后在美国Texas A&M;大学、德国柏林工业大学和澳大利亚新南威尔士大学做助理研究员、洪堡研究员和访问研究员。他在1993年成为西北工业大学的教授并被任命为振动工程研究中心主任。

2000年11月被上海交通大学聘为国家长江学者计划特聘教授，孟光先后担任了上海交大机械与动力工程学院副院长、常务副院长、院长，机械系统与振动国家重点实验室主任等职务，并担任了中国力学学会和中国振动工程学会常务理事、国家863计划先进制造领域专家、国家高级数控装备与基础制造装备重大专项总体组专家和多个国内外期刊的编委会主任、编委等学术职务。

振动问题是影响航空发动机、发电机组和舰船等重大装备寿命和可靠性的关键问题。在国家杰出青年基金、自然科学基金重点项目和国家863计划项目等的支持下，孟光的科研工作紧密结合机械系统的振动分析、故障诊断和振动控制，他在航空发动机挤压油膜阻尼器、基于电流变和磁流变智能材料的机械系统振动主动控制、转子系统的非线性振动和微机电系统动力学等方面的研究工作走在了国际前列。

主持1项国家杰出青年基金项目，4项国家自然科学基金项目，2项国家“863”项目，9项国防预研项目。参与40多项国家和省、部委的研究课题，发表学术论文200多篇，其中被SCI和EI收录120余篇次。

作为获奖人，获得：

国家科技进步二等奖；五项省部级科技进步奖；第五届“中国青年科技奖”；“光华”科技奖二等奖；中国航天青年科技奖；上海市自然科学牡丹奖。

林忠钦，1957年12月生，中国工程院院士。

1989年4月在上海交通大学船舶结构力学专业获博士学位并留校工作。1995年9月任机械工程系副系主任，2000年5月任机械工程学院常务副院长，2002年1月任机械与动力工程学院常务副院长，2004年8月任上海交通大学副校长，2004年12月任上海交通大学党委常委、副校长，2010年1月任上海交通大学党委常委、常务副校长，2017年2月任上海交通大学校长、党委副书记。

现任国务院学位委员会学科评议组机械工程学科召集人、教育部科技委先进制造学部主任、科技部“973计划”制造与工程科学领域咨询组组长、国家制造强国建设战略咨询委员会“制造业质量品牌组”组长等。兼任中国机械工程学会副理事长、中国汽车工程学会副理事长、中国船舶工业协会副理事长等。

主要从事薄板产品制造与质量控制研究，在薄板产品数字化封样技术、复杂产品数字化设计等方面取得重要的理论和技术突破，研究成果在钢铁、汽车、机车、飞机和重大装备等领域得到广泛应用。

郭立杰，研究员，现任上海航天设备制造总厂副厂长、总工程师。

1984年7月毕业于哈尔滨工业大学；2003年9月毕业于上海交通大学材料学院，获硕士学位。现为中国机械工程学会高级会员、中国焊接学会理事、上海宇航学会理事及工艺专业委员会主任、中国航天科技集团公司首席工艺专家和学术专业带头人。

长期从事航天型号产品制造技术工作，主持我国部分型号运载火箭、载人航天和武器装备的研制技术工作，完成多项国家重大科技专项、国防基础科研和上海市等重要科研项目研究。

获省部级科学技术一等奖2项，二等奖5项，三等奖4项，2005年获“航天奖”，2009年获“国务院政府特殊津贴”。

第1章绪论1
1.1航天与航空3
1.2我国的航天航空工业4
1.3航天航空制造技术5
第2章航天航空产品制造现状、趋势与挑战7
2.1航天产品制造现状及制造技术发展趋势9
2.1.1国内航天产品制造技术与装备9
2.1.2国外航天产品制造技术与装备现状22
2.1.3航天产品制造技术与装备发展趋势38
2.2商用飞机制造现状及制造技术发展趋势45
2.2.1国内商用飞机制造技术与装备现状45
2.2.2国外商用飞机制造技术与装备现状47
2.2.3商用飞机制造技术与装备发展趋势56
2.3商用航空发动机制造现状及制造技术发展趋势57
2.3.1国内商用航空发动机制造技术与装备现状57
2.3.2国外商用航空发动机制造技术与装备现状61
2.3.3商用航空发动机制造技术与装备发展趋势67
2.4航天航空制造面临形势与挑战69
第3章航天航空智能制造关键技术71
3.1航天航空制造关键技术73
3.1.1运载火箭制造关键技术73
3.1.2航天器制造关键技术74
3.1.3卫星制造关键技术75
3.1.4航天液体发动机制造关键技术76
3.1.5商用飞机制造关键技术77
3.1.6商用航空发动机制造关键技术78
3.2航天航空金属成形技术79
3.2.1钣金成形技术79
3.2.2铸造技术83
3.2.3热处理技术86
3.3精密超精密加工技术90
3.3.1精密超精密加工90
3.3.2数控机械加工92
3.4特种加工技术94
3.4.1电加工94
3.4.2增材制造96
3.5表面工程技术102
3.5.1薄膜制备102
3.5.2离子注入103
3.6复合材料成形技术104
3.7连接技术107
3.7.1焊接107
3.7.2铆接113
3.8对接总装技术114
3.9无损检测技术116
3.10航天航空智能制造技术118
第4章航天航空智能制造重大装备123
4.1智能制造装备概念与内涵125
4.1.1智能制造装备的内涵125
4.1.2智能制造装备的特征126
4.1.3航天航空智能制造装备发展存在的主要问题127
4.2航天航空国产智能制造装备127
4.2.1航天大型复杂薄壁构件充液拉深装备127
4.2.2运载火箭低温贮箱绝热层自动喷涂与磨削装备134
4.2.3航天航空金属增材制造设备147
4.2.4运载火箭总对接装备171
4.2.5运载火箭箱底搅拌摩擦焊设备178
4.2.6大型舱体自动钻铆设备研制186
4.3航天航空智能制造装备需求193
4.3.1大型壁板真空蠕变成形设备193
4.3.2大尺寸选区激光熔化成形装备194
4.3.3增减复合一体化增材制造设备194
4.3.4纤维增强复合材料增材制造设备194
4.3.5空间在轨增材制造设备194
4.3.6复合材料贮箱自动铺放装备195
4.3.7复合材料自动制孔装备195
4.3.8整体壁板网格数字化加工装备195
4.3.9贮箱箱底柔性五轴加工装备195
第5章航天航空协同制造实践197
5.1航天航空协同制造现状及发展趋势199
5.1.1国内外航天航空设计制造协同现状199
5.1.2国内外数字化协同设计制造平台软件产品200
5.1.3航天航空数字设计制造技术发展趋势205
5.2基于MBD的设计制造协同技术206
5.2.1航天航空产品研制流程206
5.2.2基于MBD的产品设计与仿真209
5.2.3基于MBD的工艺设计与仿真218
5.3航天航空设计制造协同案例227
5.3.1大型客机C919设计制造协同227
5.3.2商用航空发动机基于MBD的设计与制造全流程应用231
5.3.3运载火箭上面级设计制造协同239
第6章航天航空智能制造示范应用245
6.1航天航空示范应用的意义247
6.2航天产品智能制造示范应用249
6.2.1航天器结构件智能制造新模式应用249
6.2.2航天光学伺服惯性器件精密与超精密制造装备示范258
6.2.3航天关键结构件制造工业物联应用标准研究与试验验证265
6.3商用飞机智能制造示范274
6.3.1基于模型的大型客机C919协同研制新模式274
6.3.2大型客机C919水平尾翼智能装配线建设279
6.4商用发动机智能制造示范线284
6.4.1大涵道比商用航空发动机核心机装配智能制造项目284
6.4.2商用航空发动机总装智能装配新模式287
第7章航天航空智能制造发展战略思路与对策291
7.1航天航空智能制造发展战略293
7.2航天航空智能制造对策与建议294
7.3航天航空智能制造发展技术路线图297
7.4航天航空下一步示范工程建议300
参考文献303

前言/序言

　　习近平总书记在2014年两院院士大会上强调指出：中国科学院、中国工程院是国家科学技术思想库。两院要组织广大院士，围绕事关经济社会及科技发展的全局性问题，开展战略咨询研究，以科学咨询支撑科学决策，以科学决策引领科学发展。
　　当前，世界范围内的新一轮科技革命和产业变革加速演进，信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透，带动以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术突破。重大颠覆性创新不断涌现。世界各大国都在积极强化创新部署，创新战略竞争在综合国力竞争中的地位日益重要。科学发展需要科学决策，科学决策需要科学咨询。面对复杂多变的国际环境和国内发展形势，破解改革发展稳定难题、应对国内外复杂问题的艰巨性前所未有，迫切需要健全中国特色决策支撑体系，大力加强中国特色新型智库建设。
　　中国工程院是国家工程科技界最高荣誉性、咨询性学术机构，是国家的工程科技思想库。围绕国家经济社会发展中的重大工程科技问题开展战略研究，支撑重大问题的科学决策，这是国家赋予中国工程院的重要任务，党中央、国务院寄予很大期望。
　　中国工程院在20多年的咨询工作中，积累和形成了六条宝贵经验：一是服务国家重大战略需求，是中国工程院组织开展战略咨询的根本出发点；二是振兴中华的强烈社会责任感和历史使命感，是激励广大院士以战略咨询服务国家发展的不竭动力；三是基于科学的调查研究提出客观独立的咨询意见，是中国工程院开展战略咨询的重要特色；四是战略研究与咨询服务各方面工作综合协调、统筹兼顾，是战略咨询取得成效的重要基础；五是发挥战略科学家的核心作用、组织多种形式的咨询团队，是战略咨询取得成效的关键因素；六是注重调查研究、强调科学求真、倡导学术民主，是战略咨询取得成效的重要保障。这些经验对于我们在新形势下进一步加强中国特色新型智库建设具有重要的借鉴意义。
　　上海作为改革开放的排头兵、创新发展的先行者，在全面实施长江经济带发展战略，大力建设国际经济、金融、贸易和航运中心的过程中重任在肩。加强与上海乃至长三角地区的科技合作，也是中国工程院思想库建设的重要组成部分。早在2001年，中国工程院就率先与上海市人民政府成立合作委员会，组建了上海市中国工程院院士咨询与学术活动中心（简称“上海院士中心”）。上海院士中心充分发挥院士专家智囊团作用，深耕工程科技领域决策咨询，一系列咨询研究成果广获各方赞誉，影响力逐步辐射国内外。2012年，为进一步深化院市合作，为上海、区域乃至国家经济社会发展提供前瞻性、战略性、全局性的咨询意见和决策依据，双方又成立了中国工程科技发展战略研究中心（上海）（简称“上海战略中心”）。数年来，上海战略中心不辱使命，开展了一系列战略咨询，形成了一系列汇聚着院士专家智慧的研究成果。
　　近日，上海战略中心策划将近年来的咨询成果集结为“工程科技发展战略研究丛书”出版。丛书立足上海，面向全国，紧密围绕我国工程科技发展的关键领域和上海建设具有全球影响力的科技创新中心的战略布局，围绕若干工程科技领域发展的咨询研究成果，为上海科创中心建设和国家工程科技发展提供了前瞻性、战略性和全局性的智库支撑。
　　丛书各辑由长期活跃在相关领域第一线的院士专家主导研究，在翔实的研究成果基础上凝练出切实可行的发展战略建议。丛书汇聚了上百名院士专家的集体智慧，具有较强的原创性、权威性、实用性和前瞻性，可为从事相关研究领域的工程科技人员提供研究参考，亦可为工程科技战略规划提供决策咨询。
　　最后，衷心感谢为丛书的出版付出辛勤努力的各位院士专家。
　　2016年5月17日

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