【簡介:】飛機制造
按設(shè)計要求制造飛機的過程。通常飛機制造僅指飛機機體零構(gòu)件制造、部件裝配和整機總裝等。飛機的其他部分,如航空發(fā)動機、儀表、機載設(shè)備、液壓系統(tǒng)和附件
飛機制造
按設(shè)計要求制造飛機的過程。通常飛機制造僅指飛機機體零構(gòu)件制造、部件裝配和整機總裝等。飛機的其他部分,如航空發(fā)動機、儀表、機載設(shè)備、液壓系統(tǒng)和附件等由專門工廠制造,不列入飛機制造范圍。但是它們作為成品在飛機上的安裝和整個系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)、電纜和導(dǎo)管的敷設(shè),以及各系統(tǒng)的功能調(diào)試都是總裝的工作,是飛機制造的一個組成部分。
制造過程 飛機機體制造要經(jīng)過工藝準(zhǔn)備、工藝裝備的制造、毛坯的制備、零件的加工、裝配和檢測諸過程。飛機制造中采用不同于一般機械制造的協(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具有準(zhǔn)確的外形。工藝準(zhǔn)備工作即包括制造中的協(xié)調(diào)方法和協(xié)調(diào)路線的確定(見協(xié)調(diào)技術(shù)),工藝裝備的設(shè)計等。飛機機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。飛機上還有大量鍛件和鑄件,如機身加強框,機翼翼梁和加強肋多用高強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)的巨型水壓機上鍛壓成形。零件加工主要有鈑金零件成形、機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。飛機的裝配是按構(gòu)造特點分段進行的,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(如機翼中段、前緣,機身前段、中段和尾段等)。最后完成一架飛機的對接。裝配中各部件外形靠型架保證,對接好的全機各部件相對位置,特別是影響飛機氣動特性的參數(shù)(如機翼安裝角、后掠角、上反角等)和飛機的對稱性,要通過水平測量來檢測。在各部件上都有一些打上標(biāo)記的特征點,在整架飛機對接好后,用水平儀測出它們的相對位置,經(jīng)過換算即可得到實際參數(shù)值??傃b工作還包括發(fā)動機、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)的功能試驗等??傃b完成后,飛機即可推出外場試飛。通過試飛調(diào)整,當(dāng)飛機各項技術(shù)性能指標(biāo)達到設(shè)計要求時即可交付使用。
制造方法和特點 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。
機體零件加工 飛機生產(chǎn)的批量小,生產(chǎn)中還要經(jīng)常修改,所以飛機鈑金零件(蒙皮、翼肋、框等)的制造力求用簡單的模具。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?,F(xiàn)代飛機尺寸增大,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?;驘o模成形技術(shù)不斷涌現(xiàn)。
現(xiàn)代飛機上廣泛應(yīng)用的大型整體結(jié)構(gòu)件,如機翼整體壁板、翼梁、加強框等,它們形狀復(fù)雜、切削加工量大、自身剛度差,需要在工作臺面很大(有的長達數(shù)十米)的、帶有多個高速銑削頭的現(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(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、垂直尾翼和直升機的旋翼。復(fù)合材料構(gòu)件由高強度纖維與樹脂復(fù)合,在模具中加溫、加壓制成。所用設(shè)備是自動鋪帶機、預(yù)浸帶和預(yù)浸布成形機等。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。
機體裝配 飛機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)用自動壓鉚機可以提高鉚接生產(chǎn)率,改進鉚接質(zhì)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(gòu)造上將飛機各部件分解成許多壁板件。
焊接 也是飛機制造中常用的連接工藝(見焊接技術(shù))。熔焊用于起落架、發(fā)動機架等鋼制件的連接。接觸點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,但對于膠接面的準(zhǔn)備、加溫、加壓控制都有嚴(yán)格要求?,F(xiàn)代飛機制造中還廣泛采用電子束焊、鈦合金擴散連接、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,特別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(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,飛機生產(chǎn)的周期比較長。應(yīng)用計算機輔助設(shè)計和制造技術(shù)可以提高飛機生產(chǎn)的自動化程度,大量壓縮生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短飛機生產(chǎn)的周期。 飛機是人類在20世紀(jì)所取得的最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一,有人將它與電視和電腦并列為20世紀(jì)對人類影響最大的三大發(fā)明,關(guān)于世界上最早的飛機到底是由誰發(fā)明的各國上存在爭議:
法國人認(rèn)為世界最早的飛機是由法國人克雷芒·阿德爾 (Clément Ader)發(fā)明,于1890年10月9日在法國試飛成功,部份人認(rèn)為他發(fā)明了歷史上第一架飛機。
美國人認(rèn)為飛機的發(fā)明者是美國人萊特兄弟(Wilbur Wright和Orville Wright),于1903年12月17日在美國試飛成功。
巴西人認(rèn)為是巴西人阿爾貝托·桑托斯·杜蒙特(Alberto Santos-Dumont)發(fā)明了飛機,1906年10月12日桑托斯-杜蒙特的“14 bis”飛機成功地飛至60米高空是世界上第一次成功的動力飛行,之前的飛行并沒有達到真正意義上“飛”的標(biāo)準(zhǔn)。
一般普遍認(rèn)為是由美國人萊特兄弟發(fā)明了飛機,而有部份人認(rèn)為是由克雷芒·阿德爾或阿爾貝托·桑托斯·杜蒙特所發(fā)明。
1903年美國萊特兄弟設(shè)計制造的飛機進行了成功的飛行,這是世界上首次實現(xiàn)重于空氣航空器的有動力、可操縱飛行。第一次世界大戰(zhàn)中,飛機已用于作戰(zhàn),當(dāng)時飛機的速度已達180~220千米/時,升限6000~7000米,航程400~450千米,轟炸機載彈量1000~2000千克。在第二次世界大戰(zhàn)中,飛機的速度達到750千米/時,轟炸機載彈量可達10噸左右。20世紀(jì)40年代中期以后,發(fā)動機由活塞式發(fā)展到噴氣式,飛機的飛行性能顯著提高;80年代飛機的升限已超過30000米,最大速度超過3倍音速,航程超過20000千米,最大載重量超過200噸。