飛機工藝在航空工業(yè)中的作用

夏浚若

一架雙發(fā)動機的小型旅客機，太陽照在它光滑流線的機體上，閃耀著銀色的光。這是北京航空學院1958年的國慶獻禮——“北京一號”。是誰把它親手做出來的呢？人們會告訴你，從事飛機工藝專業(yè)的人們起了主要的作用。

在“北京一號”的制造過程中，為了解決不斷出現(xiàn)的工藝問題，為了讓它盡早作出來，盡量少花錢，很多人通宵達且的工作，付出了無數(shù)的心血！然而，“北京一號”只不過是一架坐人不多、速度不高的輕型飛機。如果是一架速度十分大或坐人很多的飛機，那會引起一些什么問題呢？

一臺機床，如果由上千個零件組成，人們就要驚嘆它的復雜了。可是，一架由幾萬個零件組成的飛機，卻算是最簡單的呢！飛機零件不僅數(shù)量大，而且形狀十分復雜；很多零件用一般的機械加工機床根本作不出來。為了使飛機能及早參加到保衛(wèi)國防、建設祖國的行列中來，如何縮短數(shù)以萬計的零件的制造過程，始終是飛機工藝中的重要問題。因為，目前還有一些飛機零件不得不用最原始的方法——手工做出來。

由于飛機由許多零件組合而成，而它的尺寸又大，外形又由特殊曲線形成；因此，如何保證它的準確度及對稱性，的確是一個難題。即使在其它方面都沒有問題，只是左右兩個機翼的重量和外形不一致，在高速情況下，就可能沒有良好的飛行性能。這是多么大的影響啊！

當飛機速度逐步提高以后，出現(xiàn)了一個個的障礙。早期是“音障”，現(xiàn)在，它已經(jīng)不成為障礙了。接著而來的是“熱障”，現(xiàn)在，又提出了所謂“加工障礙”的問題。顧名思義，“加工障礙”是指零件做不出來，受到了加工的限制。很明顯，這是與飛機工藝直接有關的問題，是應該由飛機工藝方面解決的。

舉幾個例子來說吧。

當飛機速度三倍于音速時，由于空氣摩擦，飛機表面溫度達到了300℃。這樣一來，現(xiàn)在一般飛機上所用的材料絕大部分就都不能用了，因為它們受不了這樣高的溫度作用。必須向冶金部門提出要求，尋求新的耐高溫的材料。當新材料有了以后，問題只解決了一半，還有如何加工這些材料的問題。能夠加工舊材料的方法，不一定適用于新材料。到底什么方法才合適呢？需要飛機工藝人員來研究。

在高速情況下，飛機到底采用哪種結構型式才是最合理的，往往不取決于設計，而是在很大程度上取決于工藝——能不能做出來。大家都知道，很早以前人們就發(fā)現(xiàn)了蜂窩結構的巧妙：它十分輕巧而剛性又好。在飛機上也有這種結構要求。是不是可以在飛機上采用這種結構呢？可以想像一下，把金屬做成蜂窩的結構型式，總不是輕而易舉的吧？

自然界中另一個巧妙的結構是雞蛋殼。它所載的重量(里面的蛋黃、蛋白)是它本身重量的十一倍！到目前為止，人們所設計、制造出來的任何結構，卻還沒有一種達到這個水平。雞蛋殼之所以結實，是因為它是一個整體。能不能把飛機結構做成一個整體，以便大大減輕它的重量呢？你只要注意一下公共汽車，就可以發(fā)現(xiàn)即使是這種形狀簡單、尺寸不大的結構，它也是由許多小塊湊成的。難道整體結構對它沒有好處嗎？不是的，這只是由于制造困難，按術語說，就是“工藝上復雜”。當然，將飛機結構作成一個整體更是困難，在目前是根本沒有可能的。但是，使飛機殼體的每一“塊”加大，使飛機零件數(shù)量減少卻是目前飛機構造發(fā)展的趨勢。在一些飛機上，這樣的“塊”(我們叫它作“整體鈑件”)尺寸是5000×760。問題并不僅在于尺寸，而且還在于這樣的整體鈑件并不是一個平板，而是有曲度的——有些是單曲度，有些是雙曲度；它的各處厚度也不相同，從它的一頭看，形狀往往是像圖1那樣的。如何把它們做出來呢？用一般的機械加工方法，不僅需要尺寸很大的機床，而且機床的構造也是特殊的，加工鈑件也極費時間。因此，有采用化學藥品將它腐蝕出來的辦法。怎樣才能保證剛好留下我們需要的部分，只腐蝕掉多余的部分呢？這也是問題。一般，飛機上零件的聯(lián)結是用螺釘或鉚釘(圖2)。不論這兩種中的那一種，都是不太合理的。因為它們都是在金屬上挖一個孔，再放螺釘或鉚釘進去。這樣做既浪費時間又浪費金屬；因為一架大飛機上的鉚釘超過一百萬個。是不是可以用膠把它們粘上呢？的確有這種想法，而且已經(jīng)作過一些嘗試。但問題仍然很多，因為這種金屬膠到底不是漿糊，一涂上就完了。為了使聯(lián)結可靠，有一定的強度，不是一拉就散了；在涂膠以后還必須加溫、加壓。膠完以后，從外面沒有可能看見里面是不是有些地方?jīng)]有膠牢；目前也還沒有十分完善、簡便的設備或儀器來檢查它。

圖2

在飛機工藝過程中，也盡量使用最新的技術成就，如程序控制機床、光學、電視設備等。如何使其它部門的新技術成就迅速地應用于飛機工藝中，也是飛機工藝部門的任務之一。

以上的幾個簡單例子只不過是飛機工藝問題中的一部分。

從總的方面說，飛機工藝的作用就是使圖紙上的東西變成實際的東西。沒有工藝部門，就沒有飛機工業(yè)。它和飛機設計部門的關系愈來愈密切了——它必須解決設計部門提出的問題，如前面所提到的蜂窩結構，整體鈑件等；而工藝部門的發(fā)展，又在很大程度上促進了飛機構造的改進。無論是在目前的國防或民用航空事業(yè)中，或者是將來的星際航行中，工藝部門始終擔負著重要的任務。