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C919如何攻克五大技術難題?專訪中國商飛制造總師

 專訪中國商飛公司制造總師姜麗萍:C919如何攻克五大技術難題

  3月24日,中國商飛C919大型客機第二架機迎來了進入2018新春第一次飛行,成功執行一架次試飛。自去年5月C919大型客機成功首飛以來,兩架飛機已試飛共計23架次。

  工作中的姜麗萍 (左二)

  在此次試飛的前一日,中國商飛上海飛機制造有限公司牽頭完成的《大型客機機體數字化裝配關鍵技術及集成應用》項目,在2017年度上海市科學技術獎勵大會上榮獲上海市科技進步獎一等獎。

  一架大型商用客機由數以百萬計的零部件組成,涉及飛控、液壓、電氣、航電、動力燃油及環控等數十個復雜系統。無論是飛機研發、制造,還是項目管理、質量管理,大飛機的每一個環節都離不開參與人員對質量精益求精的追求。

  飛機機體結構剛性弱、易變形,多數疲勞裂紋發生在裝配連接處,機體裝配占制造總周期的近一半,是確保飛機安全的前提和基礎。此次的獲獎項目就是科研團隊針對裝配中的五道技術難題逐一擊破后獲得的嘉獎。

  3月底,中國商用飛機有限責任公司制造總師、上海飛機制造有限公司總工程師姜麗萍接受《中國經濟周刊》記者專訪時說,關鍵工藝技術的自主攻關是C919的必由之路,一定要掌握在中國人手上。

  如何攻破C919裝配的五大難題

  中國商用飛機有限責任公司(下稱“中國商飛”)總裝制造中心浦東基地,是國內最大、最先進的民用飛機總裝制造基地。在這兒成長起來的姜麗萍是中國第一位飛機制造廠女性總工程師。

  2003 年1 月,姜麗萍擔任上海飛機制造廠總工程師,負責ARJ21 新支線飛機項目。2004 年11 月,她被任命為ARJ21 新支線飛機項目總工程師,創下了年齡最小的項目女總工程師紀錄。中國商飛成立后,上海飛機制造廠更名為上海飛機制造有限公司(下稱“上飛公司”),成為中國商飛六大中心之一的總裝制造中心。

  在蔣麗萍看來,從運10 到MD82/83/90,再到ARJ21、C919,上飛公司的制造能力已經有了明顯提升。 “關鍵工藝技術的自主攻關是C919的必由之路,一定要掌握在中國人手上,不是依靠外界。從產業鏈的角度上來說,未來還有很大的擴展空間。”姜麗萍對《中國經濟周刊》記者說。

  C919機體尺寸大,全機長38.9米,翼展35.8米,高11.95米。6萬余個零件,百萬個連接件,不能有絲毫馬虎。姜麗萍告訴《中國經濟周刊》記者,一直以來, C919 大型客機的裝配存在五大難題:

  其一,C919飛機需組裝數萬個零件。零件制造偏差如果向部件、全機累積,最終會導致產品質量問題。公差合理分配、偏差控制非常困難。

  其二,C919 采用復合材料和鋁鋰合金等新型輕質材料,飛機裝配需制孔百萬個,復合材料易產生劈裂、毛刺、分層等質量問題,鋁鋰合金易產生微裂紋,導致疲勞壽命低,裝配制孔工藝很難。

  其三, C919 設計服役周期為 80000 飛行小時/25個日歷年,同等疲勞壽命下,鋁鋰合金鉚釘干涉量僅為傳統鋁合金的1/6,精確控制難。

  其四,C919 機體尺寸大,其大部件對接過程中,跨尺度測量精度難保證。此外,飛機外殼蒙皮厚度薄,裝配易變形,大尺寸部件對接困難。

  其五,C919 已有 815 架訂單,要求低成本、高效率、高質量制造,裝配線集成開發難,且需解決多產品混線生產等問題。

  12項裝配專利為C919保駕護航

  通用設備可以進口,但裝配工藝與集成技術無法引進,面對諸多挑戰, “關鍵工藝技術的自主攻關是必由之路”成為商飛人的共識。

  2013年12月,裝配線建設開工,在“摸著石頭過河”的過程中,姜麗萍和團隊實現了對接過程快速測量和分析,使得十幾米范圍內的測量精度達到了一根頭發絲的直徑,大大降低了對接時長。

  姜麗萍介紹,近年來,在國家大型飛機重大專項、“973計劃”、“863計劃”等項目支持下,上飛公司與上海交通大學、南京航空航天大學合作,開展了一系列機體裝配工藝方面的基礎研究和應用基礎研究,部分成果達到國際領先水平。“例如,飛機外殼的蒙皮厚度僅為2毫米,用手指摁一下就會變形。為了將這種柔性材料與剛性材料安全地結合在一起,科研團隊提出了剛柔混合結構裝配偏差分析方法,并開發出數字化裝配偏差仿真分析系統,有效降低了裝配誤差。”姜麗萍介紹,數字化測量、智能鉆鉚、智能監控也陸續被運用于生產線,提高了裝配效率。

  此外,由于C919 大量采用復合材料和鋁鋰合金等新型輕質材料,給制孔工藝帶來很大挑戰。姜麗萍稱,上飛公司建立了復合材料制孔質量穩定性控制體系,并提出無墊板支撐制孔方法,研制出新型偏心螺旋銑孔裝置。經過質量管理和技術創新“雙管齊下”,C919的制孔合格率達到了100%。

  在近5年的研發之路上,姜麗萍及其團隊共被授權國內發明專利12項、軟件著作權2項,建立行業、企業標準10份。“項目總體技術達到國際先進水平,其中裝配偏差剛柔混合分析等技術國際領先,研制的裝配線主要技術參數達到國際先進水平。”姜麗萍說,這是國內首條民機機身柔性、高精度、自動化裝配線,C919大型客機101架次、102架次都是從這條裝配線上誕生的。

  姜麗萍告訴《中國經濟周刊》記者,裝配線完工后,我國有了首套民航局適航部門認可的民機工藝規范,詳細規定了裝配過程所采用的設備、工藝參數、過程控制方法、質量檢測方法、人員資質等要求,已成為我國民機機體裝配的制造依據。“我們為C919設計的服役周期為8萬個飛行小時,25個日歷年,高于國際民航客機標準。”

  姜麗萍說,C919的名字里帶有一個“C”。長期以來,全球的民航天空,基本上是由空客(Airbus)和波音(Boeing)兩大飛機巨頭壟斷。中國大飛機的成功首飛,意味著世界的天空將開啟由空客、波音和中國商飛構成的全球民機ABC新格局。

 


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