[科普中國(guó)]-飛機(jī)制造

飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

飛行的主要組成部分及功用 到目前為止，除了少數(shù)特殊形式的飛機(jī)外，大多數(shù)飛機(jī)都由機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動(dòng)力裝置五個(gè)主要部分組成：

1，機(jī)翼——機(jī)翼的主要功用是產(chǎn)生升力，以支持飛機(jī)在空中飛行，同時(shí)也起到一定的穩(wěn)定和操作作用。在機(jī)翼上一般安裝有副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機(jī)滾轉(zhuǎn)，放下襟翼可使升力增大。機(jī)翼上還可安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架和油箱等。不同用途的飛機(jī)其機(jī)翼形狀、大小也各有不同。

2， 機(jī)身——機(jī)身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設(shè)備，將飛機(jī)的其他部件如：機(jī)翼、尾翼及發(fā)動(dòng)機(jī)等連接成一個(gè)整體。

3，尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可動(dòng)的升降舵組成，有的高速飛機(jī)將水平安定面和升降舵合為一體成為全動(dòng)平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動(dòng)的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機(jī)俯仰和偏轉(zhuǎn)，保證飛機(jī)能平穩(wěn)飛行。

4，起落裝置——飛機(jī)的起落架大都由減震支柱和機(jī)輪組成，作用是起飛、著陸滑跑，地面滑行和停放時(shí)支撐飛機(jī)。

5，動(dòng)力裝置——?jiǎng)恿ρb置主要用來產(chǎn)生拉力和推力，使飛機(jī)前進(jìn)。其次還可為飛機(jī)上的其他用電設(shè)備提供電源等。現(xiàn)在飛機(jī)動(dòng)力裝置應(yīng)用較廣泛的有：航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)加螺旋槳推進(jìn)器、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。除了發(fā)動(dòng)機(jī)本身，動(dòng)力裝置還包括一系列保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的系統(tǒng)。 飛機(jī)上除了這五個(gè)主要部分外，根據(jù)飛機(jī)操作和執(zhí)行任務(wù)的需要，還裝有各種儀表、通訊設(shè)備、領(lǐng)航設(shè)備、安全設(shè)備等其他設(shè)備。

制造過程飛機(jī)機(jī)體制造要經(jīng)過工藝準(zhǔn)備、工藝裝備的制造、毛坯的制備、零件的加工、裝配和檢測(cè)諸過程。飛機(jī)制造中采用不同于一般機(jī)械制造的協(xié)調(diào)技術(shù)(如模線樣板工作法)和大量的工藝裝備(如各種工夾具、模胎和型架等)，以保證所制造的飛機(jī)具有準(zhǔn)確的外形。工藝準(zhǔn)備工作包括制造中的協(xié)調(diào)方法和協(xié)調(diào)路線的確定，工藝裝備的設(shè)計(jì)等。

原材料飛機(jī)機(jī)體的主要材料是鋁合金、鈦合金、鎂合金等，多以板材、型材和管材的形式由冶金工廠提供。飛機(jī)上還有大量鍛件和鑄件，如機(jī)身加強(qiáng)框，機(jī)翼翼梁和加強(qiáng)肋多用高強(qiáng)度鋁合金和合金鋼鍛造毛坯，這些大型鍛件要在300～700兆牛（3～7萬噸力）的巨型水壓機(jī)上鍛壓成形。零件加工主要有鈑金零件成形、機(jī)械加工和非金屬材料加工。金屬零件在加工中和加工后一般還要熱處理和表面處理。

裝配中各部件外形要靠型架保證，對(duì)接好的全機(jī)各部件相對(duì)位置，特別是影響飛機(jī)氣動(dòng)特性的參數(shù)（如機(jī)翼安裝角、后掠角、上反角等）和飛機(jī)的對(duì)稱性，要通過水平測(cè)量來檢測(cè)。在各部件上都有一些打上標(biāo)記的特征點(diǎn)，在整架飛機(jī)對(duì)接好后，用水平儀測(cè)出它們的相對(duì)位置，經(jīng)過換算即可得到實(shí)際參數(shù)值。總裝工作還包括發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架的安裝調(diào)整，各系統(tǒng)電纜、導(dǎo)管的敷設(shè)，天線和附件的安裝，各系統(tǒng)的功能試驗(yàn)等?？傃b完成后，飛機(jī)即可推出外場(chǎng)試飛。通過試飛調(diào)整，當(dāng)飛機(jī)各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)即可交付使用。

焊接工藝焊接工藝是飛機(jī)制造中常用的連接工藝。熔焊用于起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)架等鋼制件的連接。接觸點(diǎn)焊和滾焊用于不銹鋼和鋁合金鈑金件的連接。金屬膠接用于制造蜂窩結(jié)構(gòu)。膠接制件表面光滑，疲勞特性好，但對(duì)于膠接面的準(zhǔn)備、加溫、加壓控制都有嚴(yán)格要求。現(xiàn)代飛機(jī)制造中還廣泛采用電子束焊、鈦合金擴(kuò)散連接、膠鉚、膠接、螺接、膠接點(diǎn)焊等多種連接工藝。

飛機(jī)制造的機(jī)械化和自動(dòng)化程度比較低，特別是飛機(jī)部件裝配和總裝工作，手工勞動(dòng)是主要工作方式。加之飛機(jī)制造中要使用大量的成形模胎、模具、裝配型架和供協(xié)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備（樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件等），使得生產(chǎn)準(zhǔn)備工作十分繁重，飛機(jī)生產(chǎn)的周期比較長(zhǎng)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)可以提高飛機(jī)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，大量壓縮生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短飛機(jī)生產(chǎn)的周期。

零件加工飛機(jī)生產(chǎn)的批量小，生產(chǎn)中還要經(jīng)常修改，所以飛機(jī)鈑金零件(蒙皮、翼肋、框等)的制造力求用簡(jiǎn)單的模具。廣泛應(yīng)用橡皮成形、蒙皮拉形、拉彎等鈑金成形技術(shù)，盡量采用塑料制造成形模具。隨著現(xiàn)代飛機(jī)尺寸增大，蒙皮厚度增加，以及成形性能較差的鈦合金、鈹合金、不銹鋼板材的應(yīng)用，對(duì)鈑金成形技術(shù)提出更高的要求。不斷使用各種大尺寸、大功率的型材拉彎?rùn)C(jī)、蒙皮拉型機(jī)、強(qiáng)力旋壓機(jī)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(shí)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(shù)也不斷涌現(xiàn)。

現(xiàn)代飛機(jī)上廣泛應(yīng)用的大型整體結(jié)構(gòu)件，如機(jī)翼整體壁板、翼梁、加強(qiáng)框等，它們形狀復(fù)雜、切削加工量大、自身剛度差，需要在工作臺(tái)面很大（有的長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米）的、帶有多個(gè)高速銑削頭的現(xiàn)代數(shù)控銑床上加工。整體壁板的加工還需帶真空吸盤的大面積工作臺(tái)（見整體壁板制造）。加工立體形狀復(fù)雜的大型框架，如座艙風(fēng)擋骨架、艙門、窗框等，還需要采用多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床或立體靠模銑床（見數(shù)控加工）。此外，為加工切削性能不好的材料和形狀復(fù)雜的零件，還廣泛采用電加工、化學(xué)銑切等特種加工工藝。

復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用日益增多，現(xiàn)已成功地用于制造艙門、舵面、垂直尾翼和直升機(jī)的旋翼。復(fù)合材料構(gòu)件由高強(qiáng)度纖維與樹脂復(fù)合，在模具中加溫、加壓制成。所用設(shè)備是自動(dòng)鋪帶機(jī)、預(yù)浸帶和預(yù)浸布成形機(jī)等。復(fù)合材料構(gòu)件制造的關(guān)鍵問題是要控制構(gòu)件的變形，要求細(xì)致研究鋪層工藝、模壓技術(shù)，并在加工中精確地控制溫度和壓力變化。

機(jī)體裝配飛機(jī)的裝配是按構(gòu)造特點(diǎn)分段進(jìn)行的，首先將零件在型架中裝配成翼梁、框、肋和壁板等構(gòu)件，再將構(gòu)件組合成部段（如機(jī)翼中段、前緣，機(jī)身前段、中段和尾段等）。最后完成一架飛機(jī)的對(duì)接。

飛機(jī)制造中裝配工作量占直接制造（即不包括生產(chǎn)準(zhǔn)備、工藝裝備制造）工作量的50%～70%，現(xiàn)代飛機(jī)的零件連接方法以鉚釘連接為主，在重要接頭處還應(yīng)用螺栓連接。這種連接方法簡(jiǎn)便可靠，但是鉆孔、鉚接多是手工操作，工作量很大。應(yīng)用自動(dòng)壓鉚機(jī)可以提高鉚接生產(chǎn)率，改進(jìn)鉚接質(zhì)量，同時(shí)也可改善裝配工人的勞動(dòng)條件。為了增加使用成組壓鉚的比例，要在構(gòu)造上將飛機(jī)各部件分解成許多壁板件。

裝配中各部件外形要靠型架保證，對(duì)接好的全機(jī)各部件相對(duì)位置，特別是影響飛機(jī)氣動(dòng)特性的參數(shù)（如機(jī)翼安裝角、后掠角、上反角等）和飛機(jī)的對(duì)稱性，要通過水平測(cè)量來檢測(cè)。在各部件上都有一些打上標(biāo)記的特征點(diǎn)，在整架飛機(jī)對(duì)接好后，用水平儀測(cè)出它們的相對(duì)位置，經(jīng)過換算即可得到實(shí)際參數(shù)值?？傃b工作還包括發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架的安裝調(diào)整，各系統(tǒng)電纜、導(dǎo)管的敷設(shè)，天線和附件的安裝，各系統(tǒng)的功能試驗(yàn)等?？傃b完成后，飛機(jī)即可推出外場(chǎng)試飛。通過試飛調(diào)整，當(dāng)飛機(jī)各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)即可交付使用。1

行業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)飛機(jī)制造能力雖然與世界先進(jìn)水平還存在一定的差距，特別是飛機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)有待突破，設(shè)計(jì)人才有斷層，風(fēng)險(xiǎn)較大，資金短缺等嚴(yán)重等制約了行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和品質(zhì)的提高。但經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，通過不懈地進(jìn)行基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和產(chǎn)品研發(fā)，已全面拉動(dòng)飛機(jī)制造科技的發(fā)展。2

因此，我國(guó)飛機(jī)制造及修理企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢(shì)，加大科技創(chuàng)新，開展技術(shù)前瞻研究，與國(guó)外企業(yè)建立優(yōu)良的合作體系，完善配套措施，提高整體效益和競(jìng)爭(zhēng)力，只有這樣才能在新形勢(shì)下立于不敗之地。

我國(guó)十一五期間將適時(shí)啟動(dòng)大型飛機(jī)研制項(xiàng)目。一方面是國(guó)家對(duì)民機(jī)發(fā)展的支持，另一方面是國(guó)家對(duì)軍機(jī)研發(fā)新型號(hào)的要求，我國(guó)航空工業(yè)面臨重大的發(fā)展機(jī)遇，處于歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

2007年滬深兩市共有5家飛機(jī)制造與維修類上市公司。主要從事的是輕型、小型飛機(jī)和教練機(jī)、直升機(jī)的制造。航空零部件企業(yè)更是主要以承接轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)為主。自主發(fā)展大型、高附加值飛機(jī)以及諸如航空發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵零部件的能力還極其薄弱，但隨著中國(guó)航天航空業(yè)的發(fā)展，飛機(jī)制造業(yè)未來走勢(shì)看好。

據(jù)了解，C919大型客機(jī)和ARJ21新支線飛機(jī)項(xiàng)目承擔(dān)主體——中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司正在加緊項(xiàng)目攻關(guān)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)C919早日首飛，ARJ21在2014年取證交付。

規(guī)劃明確提出，要按照“支線飛機(jī)—單通道干線飛機(jī)—雙通道大型干線飛機(jī)”的發(fā)展路線，加快民用客機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。計(jì)劃到2020年，國(guó)產(chǎn)干線飛機(jī)國(guó)內(nèi)新增市場(chǎng)占有率達(dá)到5%以上，支線飛機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率大幅度提高。其中，C919大型客機(jī)完成研制、生產(chǎn)和交付，ARJ21渦扇支線飛機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

中國(guó)產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)《2013-2017年中國(guó)飛機(jī)制造產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)專題調(diào)研及投資方向分析報(bào)告》3指出盡管國(guó)產(chǎn)飛機(jī)制造項(xiàng)目已取得一定進(jìn)展，但國(guó)產(chǎn)飛機(jī)制造面臨的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈?！案删€飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是波音、空客，支線飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主要是龐巴迪、巴西航空工業(yè)，此外，俄羅斯、日本也是潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?！彼Q，國(guó)產(chǎn)飛機(jī)項(xiàng)目要力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“研制成功、市場(chǎng)成功和商業(yè)成功”三大目標(biāo)，立足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并逐步走向國(guó)際市場(chǎng)。