制造方法
飛機制造從零件加工到裝配都有不同于一般機器制造的特點。
零件加工
飛機生産的批量小,生産中還要經常修改,所以飛機钣金零件(蒙皮、翼肋、框等)的制造力求用簡單的模具。廣泛應用橡皮成形、蒙皮拉形、拉彎等钣金成形技術,盡量采用塑料制造成形模具。
現代飛機尺寸增大,蒙皮厚度增加,以及成形性能較差的钛合金、铍合金、不鏽鋼闆材的應用,對钣金成形技術提出更高的要求。不斷使用各種大尺寸、大功率的型材拉彎機、蒙皮拉型機、強力旋壓機和壓力超過100兆帕(約1000公斤力/厘米2)的橡皮成形壓床。
同時一些新的加工方法,如超塑性成形、加熱成形、真空蠕變成形、半模或無模成形技術不斷湧現。
現代飛機上廣泛應用的大型整體結構件,如機翼整體壁闆、翼梁、加強框等,它們形狀複雜、切削加工量大、自身剛度差,需要在工作台面很大(有的長達數十米)的、帶有多個高速銑削頭的現代數控銑床上加工。
整體壁闆的加工還需帶真空吸盤的大面積工作台(見整體壁闆制造)。
加工立體形狀複雜的大型框架,如座艙風擋骨架、艙門、窗框等,還需要采用多坐标聯動的數控銑床或立體靠模銑床(見數控加工)。
此外,為加工切削性能不好的材料和形狀複雜的零件,還廣泛采用電加工、化學銑切等特種加工工藝。
複合材料在飛機結構上的應用日益增多,現已成功地用于制造艙門、舵面、垂直尾翼和直升機的旋翼。
複合材料構件由高強度纖維與樹脂複合,在模具中加溫、加壓制成。所用設備是自動鋪帶機、預浸帶和預浸布成形機等。複合材料構件制造的關鍵問題是要控制構件的變形,要求細緻研究鋪層工藝、模壓技術,并在加工中精确地控制溫度和壓力變化。
機體裝配
飛機制造中裝配工作量占直接制造(即不包括生産準備、工藝裝備制造)工作量的50%~70%,現代飛機的零件連接方法以鉚釘連接為主,在重要接頭處還應用螺栓連接。
這種連接方法簡便可靠,但是鑽孔、鉚接多是手工操作,工作量很大。應用自動壓鉚機可以提高鉚接生産率,改進鉚接質量,同時也可改善裝配工人的勞動條件。為了增加使用成組壓鉚的比例,要在構造上将飛機各部件分解成許多壁闆件。
焊接工藝
也是飛機制造中常用的連接工藝(見焊接技術)。
熔焊用于起落架、發動機架等鋼制件的連接。接觸點焊和滾焊用于不鏽鋼和鋁合金钣金件的連接。
金屬膠接用于制造蜂窩結構。膠接制件表面光滑,疲勞特性好,但對于膠接面的準備、加溫、加壓控制都有嚴格要求。
現代飛機制造中還廣泛采用電子束焊、钛合金擴散連接、膠鉚、膠接、螺接、膠接點焊等多種連接工藝。
飛機制造的機械化和自動化程度比較低,特别是飛機部件裝配和總裝工作,手工勞動是主要工作方式。加之飛機制造中要使用大量的成形模胎、模具、裝配型架和供協調用的标準工藝裝備(樣闆、标準樣件等),使得生産準備工作十分繁重,飛機生産的周期比較長。
應用計算機輔助設計和制造技術可以提高飛機生産的自動化程度,大量壓縮生産準備工作量和縮短飛機生産的周期。
行業現狀
曆經半個世紀的發展,我國飛機制造科研能力盡管與世界先進水平還存在一定的差距,特别是飛機制造的關鍵技術有待突破,設計人才有斷層,風險較大,資金短缺等嚴重等制約了行業的進一步發展和品質的提高。
但通過基礎研究、應用研究和産品研發,已全面拉動飛機制造科技的發展。
因此,我國飛機制造及修理企業必須抓住新的發展形勢,加大科技創新,開展技術前瞻研究,與國外企業建立優良的合作體系,完善配套措施,提高整體效益和競争力,隻有這樣才能在新形勢下立于不敗之地。
我國十一五期間将适時啟動大型飛機研制項目。一方面是國家對民機發展的支持,另一方面是國家對軍機研發新型号的要求,我國航空工業面臨重大的發展機遇,處于曆史轉折點。
2007年滬深兩市共有5家飛機制造與維修類上市公司。主要從事的是輕型、小型飛機和教練機、直升機的制造。航空零部件企業更是主要以承接轉包業務為主。
自主發展大型、高附加值飛機以及諸如航空發動機等關鍵零部件的能力還極其薄弱,但随着中國航天航空業的發展,飛機制造業未來走勢看好。
據了解,C919大型客機和ARJ21新支線飛機項目承擔主體——中國商用飛機有限責任公司正在加緊項目攻關,力争實現C919早日首飛,ARJ21在2014年取證交付。
規劃明确提出,要按照“支線飛機—單通道幹線飛機—雙通道大型幹線飛機”的發展路線,加快民用客機産業化進程。計劃到2020年,國産幹線飛機國内新增市場占有率達到5%以上,支線飛機國内市場占有率大幅度提高。
其中,C919大型客機完成研制、生産和交付,ARJ21渦扇支線飛機實現産業化。
中國産業洞察網《2013-2017年中國飛機制造産業市場專題調研及投資方向分析報告》指出盡管國産飛機制造項目已取得一定進展,但國産飛機制造面臨的競争日益激烈。
“幹線飛機的競争對手是波音、空客,支線飛機的競争對手主要是龐巴迪、巴西航空工業,此外,俄羅斯、日本也是潛在的競争對手。”他稱,國産飛機項目要力争實現“研制成功、市場成功和商業成功”三大目标,立足國内市場,并逐步走向國際市場。