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

大多數(shù)飛機(jī)由五個(gè)主要部分組成：機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動(dòng)力裝置。

1、機(jī)翼

機(jī)翼的主要功用是為飛機(jī)提供升力，以支持飛機(jī)在空中飛行，也起一定的穩(wěn)定和操縱作用。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)；放下襟翼能使機(jī)翼升力系數(shù)增大。另外，機(jī)翼上還可安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架和油箱等。機(jī)翼有各種形狀，數(shù)目也有不同。在航空技術(shù)不發(fā)達(dá)的早期為了提供更大的升力，飛機(jī)以雙翼機(jī)甚至多翼機(jī)為主，但現(xiàn)代飛機(jī)一般是單翼機(jī)。

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

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；還可將飛機(jī)的其它部件如尾翼、機(jī)翼及發(fā)動(dòng)機(jī)等連接成一個(gè)整體。但是飛翼是將機(jī)身隱藏在機(jī)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(dòng)的升降舵組成（某些型號(hào)的民用機(jī)和軍用機(jī)整個(gè)平尾都是可動(dòng)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(dòng)的方向舵。尾翼的主要功用是用來(lái)操縱飛機(jī)俯仰和偏轉(zhuǎn)，以及保證飛機(jī)能平穩(wěn)地飛行。

4、起落架

起落裝置又稱起落架，是用來(lái)支撐飛機(jī)并使它能在地面和其他水平面起落和停放。陸上飛機(jī)的起落裝置，一般由減震支柱和機(jī)輪組成，此外還有專供水上飛機(jī)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(shí)支撐飛機(jī)。

一般的飛機(jī)起落架有3個(gè)支撐點(diǎn)，根據(jù)這三個(gè)支撐點(diǎn)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(gè)支撐點(diǎn)，后面兩個(gè)支撐點(diǎn)的起落架形式，使用此類起落架的飛機(jī)往往靜止時(shí)仰角較小，在起飛時(shí)很快就可以達(dá)到很高的速度，當(dāng)速度達(dá)到一定的值時(shí)，向后拉起操縱桿，壓低水平尾翼，這時(shí)前起落架會(huì)稍稍抬起，瞬間機(jī)翼的兩面風(fēng)速差達(dá)到臨界，飛機(jī)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(gè)支撐點(diǎn)，后面一個(gè)支撐點(diǎn)的形式，使用此類起落架的飛機(jī)往往靜止時(shí)仰角較大，當(dāng)飛機(jī)在跑道上達(dá)到一定的速度的時(shí)候，機(jī)翼兩面的風(fēng)速差即可達(dá)到一個(gè)臨界，此時(shí)后起落架會(huì)被抬起，駕駛員繼續(xù)推油門桿，同時(shí)向后拉操作桿以控制飛機(jī)平衡，當(dāng)速度達(dá)到一定的值時(shí)，飛機(jī)即可起飛。

5、動(dòng)力

動(dòng)力裝置主要用來(lái)產(chǎn)生拉力或推力，使飛機(jī)前進(jìn)。其次還可以為飛機(jī)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(jī)的動(dòng)力裝置主要包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞發(fā)動(dòng)機(jī)兩種，應(yīng)用較廣泛的動(dòng)力裝置有四種：航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)加螺旋槳推進(jìn)器；渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)；渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)；渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、原子能航空發(fā)動(dòng)機(jī)等，也有可能會(huì)逐漸被采用。動(dòng)力裝置除發(fā)動(dòng)機(jī)外，還包括一系列保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的系統(tǒng)，如燃油供應(yīng)系統(tǒng)等。

講到飛機(jī)的動(dòng)力裝置，就不得不講一下飛機(jī)的推重比。推重比就是飛機(jī)的推力與飛機(jī)所受到的重力的比值。目前，一般的民用飛機(jī)的推力是小于飛機(jī)的重力的，因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)KN的推力，都要增加飛機(jī)的制造成本。所以很多飛機(jī)都有一定的爬升速度和爬升角度。而當(dāng)飛機(jī)的推力大于飛機(jī)的重力的時(shí)候，飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高速爬升甚至垂直爬升，很多需要高機(jī)動(dòng)性能的飛機(jī)，比如戰(zhàn)斗機(jī)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(jī)的推力越大，機(jī)翼面積就越小，飛機(jī)巡航阻力就越小，速度就越快，滑跑距離就越長(zhǎng)。反之亦然。

飛機(jī)除了上述五個(gè)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(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程

飛機(jī)制造過程：

先根據(jù)設(shè)計(jì)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(jī)翼、尾翼等等），

接著把各個(gè)部件運(yùn)到總裝廠進(jìn)行組裝，組好機(jī)身框架，裝上機(jī)翼、尾翼、垂尾、發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架等，裝上電子儀表，鋪設(shè)好管路線路等，同時(shí)把飛機(jī)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(jìn)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(lái)完成，也有的干脆承包給合作伙伴來(lái)生產(chǎn)，例如，上海飛機(jī)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(jìn)行總裝。

飛機(jī)制作過程包括了整個(gè)生產(chǎn)過程，而制造工藝流程是針對(duì)某一具體階段的某一具體工作來(lái)說(shuō)的。

比如說(shuō)某個(gè)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(jī)蒙皮表面涂層的涂覆工藝為例，工藝流程如下：

（1）表面準(zhǔn)備：遮蔽保護(hù)——清洗——打磨——表面準(zhǔn)備質(zhì)量控制

（2）材料準(zhǔn)備：底漆、面漆和標(biāo)志漆的充分?jǐn)嚢?、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(biāo)志漆

第三節(jié) 小型飛機(jī)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(jī)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(jī)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(yàn)等，工藝過程復(fù)雜。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、制造過程及檢測(cè)試驗(yàn)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域廣泛采用信息化技術(shù)，特別是近年來(lái)在制造領(lǐng)域隨著PDM、 CAPP和MES的全面應(yīng)用，實(shí)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(shí)現(xiàn)了工藝業(yè)務(wù)的信息化、集成化，并且實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)準(zhǔn)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(jì)效益，大大提升了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

但總體來(lái)看，我國(guó)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(jì)算機(jī)化”，還需要大量工作才能滿足新型飛機(jī)研制生產(chǎn)的迫切需要。
 

第四節(jié) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 研究

西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家飛機(jī)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(dá)國(guó)家飛機(jī)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(gè)方面：基本實(shí)現(xiàn)機(jī)加數(shù)控化、廣泛采用CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)和DNC技術(shù)，達(dá)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(shí)現(xiàn)了機(jī)加數(shù)控化

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

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

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

2、數(shù)控加工效率高

發(fā)達(dá)國(guó)家飛機(jī)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(dá)80%)，主軸利用率高(95%)，且加工效率極高，加工周期短，勞動(dòng)生產(chǎn)率是我國(guó)的20～40倍。大型機(jī)翼整體加工件加工效率約50kg/h。麥道公司制造C-17軍用運(yùn)輸機(jī)起落架艙隔框，加工效率約30kg/h。

3、廣泛應(yīng)用先進(jìn)的CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)

廣泛應(yīng)用CAD/CAPP/CAM/CAE自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用軟件以及DFX等并行工程，并有足夠的工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、各種規(guī)范化的技術(shù)資料作為使能工具。因而設(shè)計(jì)與工藝手段先進(jìn)，工藝精良，NC加工程序優(yōu)質(zhì)，縮短了工藝準(zhǔn)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(dá)國(guó)家飛機(jī)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(jī)分部建立的一個(gè)DNC系統(tǒng)，大約連接有分布在若干不同車間中的130多臺(tái)數(shù)控設(shè)備， 包括加工中心、大型銑床、數(shù)控測(cè)量機(jī)。麥道、MBB和extron工廠等都建立了DNC系統(tǒng)。美國(guó)大約有2萬(wàn)多家小型飛機(jī)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(jì)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(rèn)為是21世紀(jì)機(jī)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(diǎn)：加工時(shí)間減少約60%～80%，進(jìn)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(dá)8～10μm，工件溫升低，熱變形、熱膨脹減小，適宜加工細(xì)長(zhǎng)、復(fù)雜薄壁零件等。 飛機(jī)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(jī)機(jī)加技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。因此，20世紀(jì)90年代中后期，飛機(jī)制造商添置了許多先進(jìn)的多坐標(biāo)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(duì)鋁合金高速加工，切削速度可達(dá)2000～5000m/min，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)10000～40000r/min，加工進(jìn)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(duì)機(jī)床、刀具、控制系統(tǒng)、編程等都提出了更高的要求。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高速加工的配套技術(shù) 研究 和應(yīng)用作為一個(gè)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(dòng)化水平的制造系統(tǒng)

發(fā)達(dá)國(guó)家飛機(jī)制造公司非常重視應(yīng)用高自動(dòng)化水平的制造系統(tǒng)，提高新飛機(jī)研制生產(chǎn)能力，加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(jī)結(jié)構(gòu)件柔性加工，在新機(jī)研制中發(fā)揮了重要作用。90年代中后期，由于高速切削機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，飛機(jī)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(lái)加工飛機(jī)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(jī)分部用高速加工單元組成的柔性加工生產(chǎn)線來(lái)加工飛機(jī)整體隔框零件。達(dá)索飛機(jī)公司在“陣風(fēng)”號(hào)飛機(jī)制造中也建立了一條柔性加工生產(chǎn)線，由4臺(tái)5坐標(biāo)切削中心構(gòu)成，配有自動(dòng)化工件裝卸小車，容量達(dá)1000的機(jī)械手控制的工具庫(kù)，只需配備一個(gè)操作者。 西方發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)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(dá)到了很高的應(yīng)用水平，有力地推動(dòng)了飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展和進(jìn)步。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家飛機(jī)制造商不僅實(shí)現(xiàn)了高效數(shù)控加工，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)(D-D)和數(shù)字化制造(D-M)。