航天先进制造技术#航天工程系列
这些技术参数构成了国家制造业实力与国防科技工业现代化水平的综合体现。
航天产品的制造过程呈现出规模宏大、系统复杂的特点，并伴随着高度的技术难度以及对可靠性与安全性有着极高的要求；此外还伴随着极大的风险特性。
在实际生产中可以看到，在航天领域最先应用的新材料与新结构类型对制造技术提出了更为严格的要求；而"高精尖"的产品特征则使得传统生产方式难以满足现代需求，在一定程度上成为了制约我国航天事业发展的主要瓶颈。
智能制造技术被视为21世纪航天领域的重要推动力量之一，并被认定为新工业革命的关键性标志之一。它能够实现航天器产品的高质量、快速且低成本生产，并显著提升了产品的研制效率。“德国工业4.0计划”以及“美国先进制造合作伙伴计划”均将其作为推动航天产业发展的核心战略之一。这一技术突破了传统制造业的技术局限，在火箭发动机、多型装备以及空间探索等多个领域展现出良好的应用前景。此外，在推进智能制造与增材制造等前沿技术方面取得显著进展的同时，则代表着未来先进航天技术的发展趋势。
1. 智能制造技术
1.1.云制造
云制造通过整合并发展现有信息化制造技术和云计算、物联网、智能科学以及高效能（性能）计算等新兴信息技术，并实现了各类制造资源和服务能力的虚拟化与服务化。
这些技术共同构成了服务云池，并构建了管理优化与运营协调的服务体系。
该系统通过这种架构实现了对各类制造活动的支持与管理。
具体工作重点包括以下内容：
构建基于统一平台的多维度数据共享机制；
实现企业级数据安全防护体系；
建立智能化的服务推荐模型；
支持多层级协同作业的动态调度系统；
完成跨平台的数据集成与服务对接。
通过云计算及云制造技术的应用，在现有网络化制造与服务技术基础上进行延伸与变革工作，在各类制造资源及制造能力实现虚拟化处理的同时进行服务化运营，并通过建立统一的智能化管理系统与经营机制实现资源的有效整合与优化配置，在跨领域协作下构建起动态的技术网络体系、制造网络体系以及营销网络体系。
针对航天企业相关应用场景，开发适用于航天企业的云制造资源/能力应用方案以及相应的云制造系统架构。探究支持上述方案及相关架构的多视图描述方法，并优化组合模型。通过实验验证上述技术方案在促进航天企业新型信息化工业体系建设中的实际效果。
采用以太网、IB网络及SAN网络三种体系作为基础架构，在此基础上运用虚拟化技术和数据存储及管理技术的基础上构建一套完整的集群计算体系。通过运用网格技术和并行计算方法的基础上搭建一个涵盖服务器整合及虚拟化处理的应用平台，并构建一套智能化的网络体系。同时涵盖了数据存储策略制定以及数据备份方案设计的基础之上构建了一套多层分布式数据存储架构，并设计了一套基于分布式文件系统的高效数据存取方案。在此基础上完成了对多种类型数据的有效存储与快速访问功能的设计，并实现了对关键业务数据的安全保护功能。
1.2.航天机器人
工业机器人已在多个领域得到广泛应用：汽车制造、汽车零部件生产、机械加工以及食品加工等多个行业中均有其身影。
近年来，在航天领域中也逐步开始应用机器人技术来执行多种关键作业：如航天器组装中的焊接环节、表面喷涂工艺以及热处理过程等。
特别地，在航天发动机外表面的喷漆作业中采用喷漆型机器人可实现以下效果：显著提升了产品品质的同时最大限度地降低了环境污染影响，并有效减少了对操作人员的有害影响。
欧美发达国家的制造企业纷纷积极研发适用于航天制造领域的工业机器人系统。雷神公司（Raytheon）采用了具备智能化转运功能的航天装备转运机器人，在装配过程中实现了所有部件的零星吊运，在保证安全性的同时显著提升了整体的安全性水平。
同时基于并联机器人技术设计出柔性化智能对接单元后，则能够更快、更安全地完成舱段间的对接过程。
自21世纪初起,中国的企业开始投入工业机器人研发工作,已初步实现了产业化进程,但总体水平仅相当于上世纪90年代中期国外的水平.值得注意的是,关键部件和元器件基本上依赖进口,导致制造成本一直居高不下.目前,在国内外市场应用中,国外品牌的机器人产品占据主导地位.这严重影响了中国在航天产品制造与装配领域专用自动化设备的研发进程.展望未来,随着技术的进步,移动式、多臂协同型、末端伺服型以及灵巧关节型等机器人的开发将逐步取得突破.
2. 增材制造技术
增材制造技术作为一种新型数字化制造技术，在近年来得到了迅速发展与广泛应用，并特别适用于批量生产需求较小、研制频率较高的航天器零部件快速研制过程。美国国家航空航天局（NASA）率先将增材制造技术应用于航天发动机零部件的制造领域并实现了成功验证。随着增材制造装备性能的不断提升与关键技术的持续突破，在航天装备领域中增材制造技术已形成了一套完整的良性应用生态体系。我国在航天用增材制造领域涵盖了激光熔化沉积、选区激光熔化、电弧增材以及冷喷涂等核心技术体系，并涉及钛合金、高温合金、铁基合金等多种材料的应用研究与开发工作。针对外形复杂且传统加工工艺难以实现的关键零件设计与加工对象如小型火箭推力套筒、复杂铝合金整体制作单元以及大型金属结构部件等均实现了样机试制与工程 prototypes的成功应用，并有效解决了传统生产模式中存在的生产周期长且产品合格率较低的技术难题。
为充分发挥其技术优势，
增材制造技术正逐步转向"结构-材料-性能一体化增材制造"(MSPIAP)的技术内涵，
从而变革传统的串行式制造路线，
推动新型"并行模式"的发展。在设计层面，
开展面向增材制造的关键技术研究，
包括拓扑优化、点阵结构设计、多材料协同创新以及功能梯度化等方向，
这些工作将为减轻构件重量、提升多功能性和加速产品研发提供理论支撑。在材料层面，
开展低成本高效率、仿生功能型新型材料的研发工作，
最终构建航天产品增材制造材料的标准体系及数据库。在工艺层面，
加强工艺稳定性方面的研究工作，
以有效抑制制造缺陷的发生，
并开发适用于增材制造的无损检测技术和工艺流程控制方法。通过整合结构优化、新型材料创新以及精密加工技术的应用，
实现对复杂构件内部进行统一规划与组织，
主动满足最佳性能与多功能性目标要求。
3. 整体成型协同制造技术
舱体单元采用高精度回转成形工艺进行精密环锻制造，并结合先进复合材料的框架式一体化成形工艺进行机械加工处理；这些技术手段旨在为提升航天器结构性能提供创新解决方案。
在贮箱箱底整体制造领域中
此外，在快速飞行器复杂的气动特性面前，在满足高精结构装配技术需求迫切性的同时，则可以通过减少骨架、舵、翼等连接件的数量来降低装配后的各部件变形程度。在金属材料领域上，则需进一步深化大型复杂铝合金以及镁合金整体舱段的整体制造技术研究工作。重点解决大型构件制造过程中缺陷控制、整体机加应力分析与控制以及关键连接结构防护等问题。在复合材料领域上，则应致力于整体编织与整体成型工艺的研究工作，在此基础上突破飞行器复合材料骨架一体化成型的技术瓶颈，并实现其高精高性能一体化制造工艺方法体系构建的重要目标
4. 复合材料结构制造技术
随着航天器相关技术的发展需求扩大以及材料科学的进步方向日益多元化，在大型 composite material构件制造方面取得突破性进展的同时也在推动着全尺寸复合材料整体一次性成形技术、高效自动化铺装工艺以及经济型制造工艺获得广泛应用。一方面实现了结构件性能指标及重量减轻效率的显著提升；另一方面则显著提升了生产效率与质量一致性的同时有效降低了制造成本及时间成本，并在此基础上寻求具有更好性价比的成型工艺技术支持未来较长时期内 composite材料结构制造的技术发展路径与研究热点。基于总体优化的思想开展树脂体系与设备系统的技术攻关不断提升计算机辅助设计与制造技术在composite材料成型过程控制及工艺模拟方面的应用效果从而使得composite材料结构制备更加科学合理地满足性能要求的同时实现制造成本的有效降低并将其推广应用至相关领域。
面对结构复杂化程度高、曲率变化剧烈以及载荷需求显著增加等技术难题，在工程实践中表明，在大型异型结构精密整体成形技术方面仍存在诸多技术瓶颈。特别关注复合材料零件与连接紧固件结合界面的工艺性优化及连接材料间的电位腐蚀问题，并重点推进非热压罐成型工艺、结合注射工艺过程数字模拟的RTM成型工艺等技术创新；同时推进低温低压成型工艺、自动铺带和铺丝成型工艺及Z - Pin增强连接技术的研发；此外，在飞行环境下的振动冲击载荷下对复合材料缺陷监测及损伤容限研究需进一步加强。
5. 绿色制造技术
绿色制造是以全面考量环境影响和资源消耗为基础的一种现代制造模式，在这一模式下所生产的产物能够被安排到从设计到报废处理的整个生命周期之中，在此过程中其环境负面影响较小、资源利用率较高且综合效益显著可贵；通过实现企业经济效益与社会效益的协调优化来达到可持续发展的目的。
航天制造作为一种在先进制造业领域具有代表性的重要生产模式，在推动企业实现可持续发展目标的同时也在引领技术发展的方向。
针对现有航天产品 category 的发展, 推进 green manufacturing 的概念与实施路径具有丰富的可能性. 首先, 推动绿色加工工艺的研究与应用, 如采用铝合金等金属材料的低污染表面处理技术, 以及将机械铣削替代化学铣切加工的技术, 激光清洗技术等, 这些均可有效减少对环境资源与人体健康的负面影响. 其次, 提高材料利用率是实现 green manufacturing 的重要思路. 在此过程中, 应该一方面减少生产过程中的废弃物生成, 如发展整体旋压成型技术和高性能近净成型技术; 另一方面则可借鉴增材制造的思想方法, 推广基于薄壁焊接与铆接结构的局部原位冷喷涂技术, 从而实现原材料和能源资源的有效节约. 最后, 应该致力于构建 green manufacturing 系统化的方法体系. 首先应当推广并行工程的设计理念; 其次从制造工艺、成本效益及环境影响三个维度进行系统化设计.