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上海科技报:让中国的大飞机翱翔在蓝天——记上海市科技进步奖一等奖“大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用”

2018-03-28 13:46 来源:上海科技报

 

  让中国的大飞机翱翔在蓝天上,这是几代中国航天人的梦想。去年C919大型客机首飞成功,我们的航天梦正一步步地变为现实。在3月23日召开的2017年度上海市科学技术奖励大会上,由中国商飞上海飞机制造有限公司牵头完成的“大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用”项目荣获上海市科技进步奖一等奖,这也是上海飞机制造有限公司第一次荣获该奖项一等奖。

 

  上万个零部件106万个孔

  一架大飞机需要6万多个零部件,需要在飞机上打孔106万个。其中任何一点点小的瑕疵都会增加飞机的不安全因素和减少其飞行寿命。统计数据显示,大型客机的装配流程占制造总周期的40%左右,多数机体疲劳裂纹出现在装配连接处,可见机体装配对飞机安全性是多么重要。中国商飞公司制造总师、上海飞机制造有限公司总工程师姜丽萍表示:“通用设备可以进口,但装配工艺与集成技术无法引进。”通过关键工艺技术的自主攻关,她带领团队突破国外技术壁垒,建成了国内首条民机机身柔性、高精度、自动化装配线。

  姜丽萍介绍:“飞机的装配连接一般都是通过孔来连接的,有铆钉连接、螺栓连接。为了延长使用寿命,在前期孔壁比铆钉的直径要小,需要干涉。干涉要控制得最好,才能让它进去,并顺利地完成铆接。”这个干涉量会影响疲劳寿命,太大会变形,太小还有间隙配合,因此需要特别进行研究。

  姜丽萍和她的团队在国家大型飞机重大专项、国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家高技术研究发展计划(863计划)等项目支持下,通过基础研究、技术创新和应用集成,解决了现代民机数字化装配中的重大关键技术和一系列技术难题,取得了包括针对基于刚柔混合偏差分析方法的数字化装配协调技术、复材—金属叠层结构低损伤高效率自动制孔技术、机身铝锂合金薄壁结构高可靠性自动钻铆技术、大部件对接装配偏差在线测量和低应力调姿技术、机体模块化柔性化装配线研制与工艺集成应用技术等多项创新成果。姜丽萍说。 “现在对接来说,我们几乎不用人工干预了,所谓的人工干预就是看数据。当然自动化钻铆不可能是百分之百,有的部件是80%,有的部件还是需要我们高技术的技能工人。但对接这个过程是不需要的,我们可以通过机器来操作。”

 

  攻关5年经验被推广

  飞机机身的外壳是异常坚硬吗?其实,飞机外壳的蒙皮厚度仅为2毫米,用手指摁一下就会变形。为了将这种柔性材料与刚性材料安全地结合在一起,姜丽萍和她的科研团队提出了刚柔混合结构装配偏差分析方法,并开发出数字化装配偏差仿真分析系统,有效降低了装配误差。姜丽萍坦言,C919面临着5个方面的挑战:偏差控制、装配制孔、精确控制铆钉干涉量、大部件对接和集成开发装配线。

  也正是这样,基于刚柔混合偏差分析方法的数字化装配协调技术、复材-金属叠层结构低损伤高效率自动制孔技术、机身铝锂合金薄壁结构高可靠性自动钻铆技术、大部件对接装配偏差在线测量和低应力调姿技术、机体模块化柔性化装配线研制与工艺集成应用技术等多项创新成果才更显可贵。

  在不断的努力下,项目团队历经5年多技术攻关,获得授权发明专利12项,软件著作权2项,行/企体标准10项,发表论文54篇。大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用项目的成功实施有力支持了C919大型客机关键装配工作,为首飞提供了基础保障,增强了国内国际对我国国产大型客机的信心,促进了航空制造业发展。如今,项目创新成果已扩展应用于ARJ21新支线飞机项目,并推广至西飞、成飞、沈飞、洪都、哈飞等多家航空制造骨干企业,培育了50余家符合民机适航要求的零件、工装、刀具配套企业,整体提升了我国民用航空的制造技术水平,具有重大经济效益和社会效益。

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