第一節(jié) 小型飛機產(chǎn)品主要技術(shù)、工藝現(xiàn)狀
 

大多數(shù)飛機由五個主要部分組成：機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置。

1、機翼

機翼的主要功用是為飛機提供升力，以支持飛機在空中飛行，也起一定的穩(wěn)定和操縱作用。在機翼上一般安裝有副翼和襟翼。操縱副翼可使飛機滾轉(zhuǎn)；放下襟翼能使機翼升力系數(shù)增大。另外，機翼上還可安裝發(fā)動機、起落架和油箱等。機翼有各種形狀，數(shù)目也有不同。在航空技術(shù)不發(fā)達的早期為了提供更大的升力，飛機以雙翼機甚至多翼機為主，但現(xiàn)代飛機一般是單翼機。

在機翼設(shè)計的過程當中，經(jīng)常提到的一個矛盾是飛機的穩(wěn)定性和操作性兩個方面，上單翼飛機好像提起來的塑料袋，他非常的穩(wěn)定，但是操作性稍微差一點；下單翼飛機好像托起來的花瓶，操作性很靈活，但是穩(wěn)定性就稍微遜色一點。所以民用飛機一般采用上單翼設(shè)計，而表演用途或者其他對操作性要求高的的飛機都采用下單翼設(shè)計。

2、機身

機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設(shè)備；還可將飛機的其它部件如尾翼、機翼及發(fā)動機等連接成一個整體。但是飛翼是將機身隱藏在機翼內(nèi)的。

3、尾翼

尾翼包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）。水平尾翼由固定的水平安定面和可動的升降舵組成（某些型號的民用機和軍用機整個平尾都是可動的控制面，沒有專門的升降舵）。垂直尾翼則包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的主要功用是用來操縱飛機俯仰和偏轉(zhuǎn)，以及保證飛機能平穩(wěn)地飛行。

4、起落架

起落裝置又稱起落架，是用來支撐飛機并使它能在地面和其他水平面起落和停放。陸上飛機的起落裝置，一般由減震支柱和機輪組成，此外還有專供水上飛機起降的帶有浮筒裝置的起落架和雪地起飛用的滑橇式起落架。它是用于起飛與著陸滑跑、地面滑行和停放時支撐飛機。

一般的飛機起落架有3個支撐點，根據(jù)這三個支撐點的排列方式，往往分為前三角起落架和后三角起落架。其中，前三角起落架指前面一個支撐點，后面兩個支撐點的起落架形式，使用此類起落架的飛機往往靜止時仰角較小，在起飛時很快就可以達到很高的速度，當速度達到一定的值時，向后拉起操縱桿，壓低水平尾翼，這時前起落架會稍稍抬起，瞬間機翼的兩面風速差達到臨界，飛機得到足夠的升力后即可起飛；后三角起落架采用的是前面兩個支撐點，后面一個支撐點的形式，使用此類起落架的飛機往往靜止時仰角較大，當飛機在跑道上達到一定的速度的時候，機翼兩面的風速差即可達到一個臨界，此時后起落架會被抬起，駕駛員繼續(xù)推油門桿，同時向后拉操作桿以控制飛機平衡，當速度達到一定的值時，飛機即可起飛。

5、動力

動力裝置主要用來產(chǎn)生拉力或推力，使飛機前進。其次還可以為飛機上的用電設(shè)備提供電力，為空調(diào)設(shè)備等用氣設(shè)備提供氣源。

現(xiàn)代飛機的動力裝置主要包括渦輪發(fā)動機和活塞發(fā)動機兩種，應(yīng)用較廣泛的動力裝置有四種：航空活塞式發(fā)動機加螺旋槳推進器；渦輪噴射發(fā)動機；渦輪螺旋槳發(fā)動機；渦輪風扇發(fā)動機。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，火箭發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、原子能航空發(fā)動機等，也有可能會逐漸被采用。動力裝置除發(fā)動機外，還包括一系列保證發(fā)動機正常工作的系統(tǒng)，如燃油供應(yīng)系統(tǒng)等。

講到飛機的動力裝置，就不得不講一下飛機的推重比。推重比就是飛機的推力與飛機所受到的重力的比值。目前，一般的民用飛機的推力是小于飛機的重力的，因為每增加一個KN的推力，都要增加飛機的制造成本。所以很多飛機都有一定的爬升速度和爬升角度。而當飛機的推力大于飛機的重力的時候，飛機可以實現(xiàn)高速爬升甚至垂直爬升，很多需要高機動性能的飛機，比如戰(zhàn)斗機等都有很大的推力和很小的重力。

另外，等同重力的要求下，飛機的推力越大，機翼面積就越小，飛機巡航阻力就越小，速度就越快，滑跑距離就越長。反之亦然。

飛機除了上述五個主要部分之外，還裝有各種儀表、通訊設(shè)備、領(lǐng)航設(shè)備、安全設(shè)備和其它設(shè)備等。

第二節(jié) 小型飛機產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程

飛機制造過程：

先根據(jù)設(shè)計圖紙由各地工廠生產(chǎn)零件，

然后由各地工廠組裝成大的部件（機翼、尾翼等等），

接著把各個部件運到總裝廠進行組裝，組好機身框架，裝上機翼、尾翼、垂尾、發(fā)動機、起落架等，裝上電子儀表，鋪設(shè)好管路線路等，同時把飛機內(nèi)部裝修好，安上座椅、行李架等等設(shè)施。

最后，根據(jù)客戶需要進行表面涂裝~~~然后就可以交付使用了。

零部件的生產(chǎn)和組裝，一般都是由各地分工廠來完成，也有的干脆承包給合作伙伴來生產(chǎn)，例如，上海飛機制造廠就一直向波音公司提供波音737的尾翼。

各零部件最后匯集到總裝廠進行總裝。

飛機制作過程包括了整個生產(chǎn)過程，而制造工藝流程是針對某一具體階段的某一具體工作來說的。

比如說某個零件的車削加工，熱處理，表面鍍膜等等，都是不同的工藝，有不同的工序，工作步驟，也就是工藝流程。

以飛機蒙皮表面涂層的涂覆工藝為例，工藝流程如下：

（1）表面準備：遮蔽保護——清洗——打磨——表面準備質(zhì)量控制

（2）材料準備：底漆、面漆和標志漆的充分攪拌、陪置、調(diào)整施工年度以及過濾等。

（3）噴漆施工：噴涂底漆——噴涂面漆——噴涂標志漆

第三節(jié) 小型飛機產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展階段 分析

目前，航空制造業(yè)信息化應(yīng)用得到企業(yè)的充分重視和發(fā)展。飛機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件結(jié)構(gòu)、材料、狀態(tài)多種多樣，工藝種類覆蓋零件機械加工、鈑金、冶金工藝、復(fù)合材料加工、部件裝配、總裝和試驗等，工藝過程復(fù)雜。在產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、制造過程及檢測試驗等業(yè)務(wù)領(lǐng)域廣泛采用信息化技術(shù)，特別是近年來在制造領(lǐng)域隨著PDM、 CAPP和MES的全面應(yīng)用，實現(xiàn)了工藝文件編制、工藝信息管理以及PDM/CAPP/MES集成等功能，實現(xiàn)了工藝業(yè)務(wù)的信息化、集成化，并且實現(xiàn)了生產(chǎn)準備、制造過程、質(zhì)量控制等領(lǐng)域的信息化，縮短了產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，取得了明顯的經(jīng)濟效益，大大提升了企業(yè)核心競爭力。

但總體來看，我國航空工藝數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用還處在較低層次上的“計算機化”，還需要大量工作才能滿足新型飛機研制生產(chǎn)的迫切需要。
 

第四節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 研究

西方工業(yè)發(fā)達國家飛機制造業(yè)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)始于60年代。近50年的數(shù)控技術(shù)發(fā)展中，發(fā)達國家飛機制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用水平主要體現(xiàn)在以下幾個方面：基本實現(xiàn)機加數(shù)控化、廣泛采用CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)和DNC技術(shù)，達到數(shù)控加工高效率，建立了柔性生產(chǎn)線和發(fā)展了高速切削加工技術(shù)。

1、基本實現(xiàn)了機加數(shù)控化

發(fā)達國家數(shù)控機床占機床總數(shù)的30%～40%，而航空制造業(yè)更高，達到50%～80%。波音、麥道等飛機制造公司都配置了數(shù)量可觀的各種不同類型的先進數(shù)控設(shè)備，特別是大型、多坐標數(shù)控銑和加工中心，同時與之相關(guān)的配套設(shè)備齊全，數(shù)控化率高，基本實現(xiàn)了機加數(shù)控化。

波音公司在Auburn民機制造分部建立了鋁、鈦、鋼結(jié)構(gòu)件機加車間和機翼蒙皮與梁結(jié)構(gòu)件機加車間，機加設(shè)備362臺，配置NC機床約180臺，數(shù)控化率達50%。

在90年代中后期，這些公司仍在進一步加強對機加設(shè)備進行技術(shù)改造和更新，特別是多坐標高速數(shù)控銑床和加工中心。如波音公司在Wichita軍機制造分部就新配有法國Forest Line公司43m×3m×2m高架3龍門5坐標Minumac 30TH 數(shù)控銑床，加工“空中客車”飛機結(jié)構(gòu)件的英國航宇(BAe)、原德國漢堡DASA公司、負責貝爾直升機結(jié)構(gòu)件制造的Remele公司等都配有數(shù)量不等的法國Forest Line公司的高速5坐標龍門銑床。其中Remele公司多達6臺，主軸功率40kW，轉(zhuǎn)速40000r/min，可加工零件壁厚薄到0.76mm。同時還配有Fischer機床頭，主軸功率75kW，轉(zhuǎn)速5000r/min，可加工尺寸很大的機翼壁板，切削效率很高。貝爾直升機公司還添置了美國費城Marwin公司用于加工飛機結(jié)構(gòu)件的Automax IV雙主軸5坐標高速加工中心，規(guī)格為20m×8m×9m，主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，進給速度20m/min

2、數(shù)控加工效率高

發(fā)達國家飛機制造公司數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平高。表現(xiàn)在：不僅數(shù)控設(shè)備利用率高(一般達80%)，主軸利用率高(95%)，且加工效率極高，加工周期短，勞動生產(chǎn)率是我國的20～40倍。大型機翼整體加工件加工效率約50kg/h。麥道公司制造C-17軍用運輸機起落架艙隔框，加工效率約30kg/h。

3、廣泛應(yīng)用先進的CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)

廣泛應(yīng)用CAD/CAPP/CAM/CAE自動化設(shè)計制造應(yīng)用軟件以及DFX等并行工程，并有足夠的工藝知識數(shù)據(jù)庫、切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫、各種規(guī)范化的技術(shù)資料作為使能工具。因而設(shè)計與工藝手段先進，工藝精良，NC加工程序優(yōu)質(zhì)，縮短了工藝準備周期，提高了設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率，大大縮短了零件生產(chǎn)周期。

4、DNC技術(shù)廣泛應(yīng)用

發(fā)達國家飛機制造公司大多數(shù)在70年代末80年代就已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了分布式數(shù)字控制技術(shù)(Distributed NC，DNC)。波音公司在Wichita 軍機分部建立的一個DNC系統(tǒng)，大約連接有分布在若干不同車間中的130多臺數(shù)控設(shè)備， 包括加工中心、大型銑床、數(shù)控測量機。麥道、MBB和extron工廠等都建立了DNC系統(tǒng)。美國大約有2萬多家小型飛機零部件轉(zhuǎn)包制造商，60％～80％都使用了DNC系統(tǒng)。采用DNC技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟和技術(shù)效益，通?？商岣呱a(chǎn)率15%～20%。

5、高速切削技術(shù)的應(yīng)用

高速加工(High Speed Machining，HSM)被認為是21世紀機加工藝中最重要的手段。高速切削與常規(guī)切削相比具有明顯優(yōu)點：加工時間減少約60%～80%，進給速度提高5～10 倍，材料去除率提高3～5倍，刀具耐用度提高70%，切削力減少約30%，表面粗糙度Ramax可達8～10μm，工件溫升低，熱變形、熱膨脹減小，適宜加工細長、復(fù)雜薄壁零件等。 飛機大型復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件采用高速數(shù)控加工技術(shù)是近幾年飛機機加技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。因此，20世紀90年代中后期，飛機制造商添置了許多先進的多坐標高速數(shù)控銑和加工中心用于鋁、鈦、鋼等材料的各種整體結(jié)構(gòu)件加工。波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用于航空航天鋁合金、復(fù)合材料零件的加工。 對鋁合金高速加工，切削速度可達2000～5000m/min，主軸轉(zhuǎn)速達10000～40000r/min，加工進給速度為2～20m/min ，材料去除率30～40kg/h。 高速切削加工技術(shù)對機床、刀具、控制系統(tǒng)、編程等都提出了更高的要求。發(fā)達國家對高速加工的配套技術(shù) 研究 和應(yīng)用作為一個系統(tǒng)工程看待，解決得較好，并在不斷完善。

6、應(yīng)用高自動化水平的制造系統(tǒng)

發(fā)達國家飛機制造公司非常重視應(yīng)用高自動化水平的制造系統(tǒng)，提高新飛機研制生產(chǎn)能力，加強企業(yè)競爭力。70年代末80年代先后建立了柔性制造系統(tǒng)(FMS)用于飛機結(jié)構(gòu)件柔性加工，在新機研制中發(fā)揮了重要作用。90年代中后期，由于高速切削機床技術(shù)的發(fā)展和進步，飛機整體加工件的增多，開始較廣泛應(yīng)用柔性加工單元或以柔性加工單元組成柔性生產(chǎn)線來加工飛機整體結(jié)構(gòu)件(在汽車制造業(yè)領(lǐng)域也同樣得到應(yīng)用)。如波音Wichita軍機分部用高速加工單元組成的柔性加工生產(chǎn)線來加工飛機整體隔框零件。達索飛機公司在“陣風”號飛機制造中也建立了一條柔性加工生產(chǎn)線，由4臺5坐標切削中心構(gòu)成，配有自動化工件裝卸小車，容量達1000的機械手控制的工具庫，只需配備一個操作者。 西方發(fā)達國家不僅重視發(fā)展數(shù)控主體技術(shù)，并注重協(xié)調(diào)發(fā)展與數(shù)控技術(shù)配套的各單元自動化技術(shù)，包括數(shù)控車間信息管理系統(tǒng)，從而使得數(shù)控技術(shù)得以快速發(fā)展并達到了很高的應(yīng)用水平，有力地推動了飛機制造業(yè)發(fā)展和進步。目前，發(fā)達國家飛機制造商不僅實現(xiàn)了高效數(shù)控加工，而且實現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(D-D)和數(shù)字化制造(D-M)。