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飞机装配=搭乐高?你想的太简单了

更新日期:2020/7/3来源:上海航宇科普中心

      飞机作为一种复杂的工业产品,涉及多项关键技术,核心技术必须自主研发。C919的供应商遍布全球,且包括发动机、飞控系统、航电系统等关键零部件都由海外供应商供货,这让大飞机一直面临着“不就是简单得拼装起来”的质疑。

一位业内知名专家曾打过这样的比喻——即便是把波音某个型号飞机所使用的的零部件和系统全部采购回来,如果没有总装能力,也不可能拼出一架波音飞机,这就是造飞机与拼乐高的区别。

飞机装配是飞机制造的重要环节,保证零件与零件、零件与工装、工装与工装之间的协调,将他们按产品要求相互准确定位, 并用规定的连接方法装配成部件或产品的过程。

C919大型客机是我国目前研制过的尺寸最大的商用飞机。全机长38.9米,翼展35.8米,高11.95米,飞机上共有6万多个零件和上百万个连接件,需要300多个工人投入一年多的工时。对于制造商来说,在装配上需要攻克的难关有许许多多。

 

难关一:零件多

C919全机共有上万个零件,装配稍有偏差,就会导致产品质量问题。为此,公差的合理分配、控制偏差就变得非常困难。例如,C919飞机外壳的蒙皮厚度仅为2毫米,手指用力按一下就会变形。为了将这种柔性材料与刚性材料安全地结合在一起,中国商飞与国内高校、科研院所一起提出了刚柔混合结构装配偏差分析方法,开发了数字化装配偏差仿真分析系统,有效降低了装配误差。此外,包括数字化测量、智能钻铆、智能监控等技术也被陆续运用于生产线,提高了装配效率。

难关二:材料不同

C919采用了复合材料和铝锂合金等新型轻质材料,飞机装配需制连接孔上百万个。复合材料零件和金属零件的机械连接,要求在两种材料上同时打孔,但两种材料的性质不同,对打孔的工艺要求也有所不同。

复合材料易产生劈裂、毛刺、分层等质量问题;铝锂合金易产生微裂纹,这都会导致飞机使用寿命降低。据统计,70%的飞机集体事故源于结构连接部件的疲劳失效,这其中又有80%的疲劳裂纹发生于连接孔处。这些都对装配制孔工艺提出了很高的要求。

难关三:机体大

C919的机体尺寸大,大部件对接过程中,如何保证跨尺度测量精度也是一道难题。在国家大型飞机重大专项、“国家重点基础研究发展计划(简称973计划)”等支持下,中国商飞总装制造中心与上海交通大学、南京航空航天大学合作,开展了一系列机体装配工艺方面的基础研究和应用基础研究,初步摸索出一套适合C919大型客机装配的生产工艺和装配流程。

C919大飞机装配生产线的完工,意味着我国拥有了首套民航局适航部门认可的民机工艺规范,详细规定了装配过程所采用的设备、工艺参数、过程控制方法等要求,这已成为我国民机机体装配的制造依据。

在大飞机项目的牵引下,我国将有望进一步加快包括材料基础研究、工程化应用研究这些基础科学的发展,从而更好地支撑国家制造业的转型升级。

  文图来源:《大飞机》杂志、王碧玮整理

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