國產(chǎn)大飛機(jī)上的那些“龍江制造”

本刊綜合

5月5日，中國自主研制的大型客機(jī)C919試飛成功，這標(biāo)志著中國朝著航空強(qiáng)國夢(mèng)又邁出了一大步。繼歐美之后，中國成為又一個(gè)大型客機(jī)自主研制者。參與C919研制的龍江航空制造企業(yè)都備感振奮。與“大飛機(jī)”的共同成長之路，也是各參與研制企業(yè)的技術(shù)提升、管理提升和質(zhì)量提升之路，這一過程為黑龍江省航空產(chǎn)業(yè)快步發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。

哈工大兩關(guān)鍵技術(shù)助飛C919

哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中國商飛的合作由來已久，并在C919飛機(jī)的研制過程中發(fā)揮了重要作用，其中包括C919飛機(jī)中央翼復(fù)合材料后梁大開口補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究、C919大飛機(jī)鋁合金機(jī)身激光焊接技術(shù)及裝備研究。

大型民用客機(jī)的制造被稱作“工業(yè)皇冠上的明珠”，是一國工業(yè)、科技水平和綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)?！耙淮牧?，一代飛機(jī)”。碳纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料已成為航空航天的首選材料，在減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率、改善結(jié)構(gòu)可靠性、延長結(jié)構(gòu)壽命方面，具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢。哈工大復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所赫曉東教授團(tuán)隊(duì)早在2010年就開展了C919中央翼復(fù)合材料后梁大開口補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究工作，助推C919研制。

在赫曉東、王榮國兩位教授的帶領(lǐng)下，課題組針對(duì)大開口結(jié)構(gòu)部件可靠性和輕量化的重大需求，采用碳纖維復(fù)合材料取代金屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮飛機(jī)可靠性、維修性和綜合保障等方面要求，達(dá)到了減重和提高產(chǎn)品質(zhì)量目的。課題組同時(shí)兼顧零件制造工藝性和部件的裝配工藝性，通過采用補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來提高結(jié)構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度，以滿足結(jié)構(gòu)使用環(huán)境要求。

課題組首次制備出了復(fù)合材料大開口及其補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)件，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可靠性。同時(shí)，課題組所提出的中央翼復(fù)合材料后梁大開口補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方案及獲得的一手試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為C919大飛機(jī)中央翼后梁大開口的選型設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的重視程度不斷提高，國際飛機(jī)制造業(yè)把通過減輕質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)降低油耗、提高有效載荷作為提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵。2011年，哈工大先進(jìn)焊接與連接國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任陳彥賓教授率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)與上飛公司合作承擔(dān)了“雙束光纖激光焊接鋁合金機(jī)身壁板工藝及裝備技術(shù)”研制任務(wù)。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近4年的努力，突破了鋁鋰合金雙側(cè)光纖激光同步高速焊接工藝、雙機(jī)器人協(xié)調(diào)控制、空間焊接軌跡離線編程、大型龍門高速運(yùn)動(dòng)精度控制等關(guān)鍵技術(shù)。團(tuán)隊(duì)在國際上率先完成鋁鋰合金激光焊接整體壁板的疲勞損傷容限和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)定，研制出首臺(tái)集成多軸數(shù)控與機(jī)器人組聯(lián)動(dòng)的雙光纖激光焊接裝備，并于2015年底交付中國商飛上飛公司。

四大部件哈飛制造

作為C919大型客機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)主要制造商之一，航空工業(yè)哈飛主要承擔(dān)機(jī)身復(fù)合材料部件的制造，包括主起落架艙門工作包、前起落架艙門工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包4個(gè)大部件。由于C919大客機(jī)項(xiàng)目采用了多項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，并完全按照美國FAA適航要求及全機(jī)MBD制造技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，這使得參與大飛機(jī)制造的哈飛也收獲頗豐。

“就前起落架艙門部分而言，由于飛機(jī)在起飛、降落過程中該艙門處于開啟狀態(tài)，要承受很大的風(fēng)阻和震動(dòng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上強(qiáng)度、載荷要求更高，這是直升機(jī)和小型運(yùn)輸機(jī)艙門沒有的要求?！被叵肫甬?dāng)初項(xiàng)目研制的過程，航空工業(yè)哈飛C919項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)主管副總工程師李薇表示，在首架機(jī)研制過程中，哈飛研制團(tuán)隊(duì)通過多次工藝試驗(yàn)和技術(shù)攻關(guān)，在制造工藝上依次突破了超厚度（54mm）紙蜂窩預(yù)成型技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、泡沫和蜂窩拼接技術(shù)，并且滿足了制造規(guī)范和適航驗(yàn)證。

同時(shí)，哈飛通過參與國產(chǎn)大飛機(jī)的制造，按照C919項(xiàng)目商業(yè)化運(yùn)作模式，結(jié)合哈飛現(xiàn)有體系和實(shí)際情況，開展了所承擔(dān)工作包的團(tuán)隊(duì)建設(shè)、體系完善及產(chǎn)品制造，全面提升了哈飛的工業(yè)信息化、集成化、數(shù)字化制造水平?！拔覀円孕吞?hào)研制為契機(jī)，建立廠所間異地協(xié)同研制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)當(dāng)天發(fā)放，當(dāng)天接收，當(dāng)天應(yīng)用，還實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等向生產(chǎn)制造現(xiàn)場的快速傳遞，有效地指導(dǎo)生產(chǎn)制造?！崩钷闭f，“型號(hào)研制為哈飛信息化水平的快速提升創(chuàng)造了機(jī)遇，哈飛多年建立起來的信息化環(huán)境又為型號(hào)研制提供了有力保障?！痹诂F(xiàn)有復(fù)合材料制造技術(shù)、飛機(jī)裝配技術(shù)等方面，哈飛通過與國外先進(jìn)制造企業(yè)聯(lián)合研發(fā)，提升了航空復(fù)合材料制造工藝及工藝裝備的技術(shù)水平，尤其是在大尺寸復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和垂直尾翼部件的生產(chǎn)中，采用了多項(xiàng)國際先進(jìn)技術(shù)。

銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)掠∽C執(zhí)著與付出

2017年3月底，一個(gè)令航空工業(yè)哈飛C919項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)振奮的消息傳來，航空工業(yè)哈飛黨委副書記侯月明在2017年中國商飛供應(yīng)商大會(huì)上捧回了2016年度優(yōu)秀供應(yīng)商銀獎(jiǎng)。這沉甸甸的銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)鲁休d著C919項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的智慧與汗水，也印證著項(xiàng)目成員的執(zhí)著與付出。

第一家完成10101架機(jī)撤保留工作的供應(yīng)商、第一家完成10102架機(jī)撤保留工作的供應(yīng)商、第一家同時(shí)完成垂尾部段長桁和壁板PPM驗(yàn)證工作的供應(yīng)商……哈飛憑借著多個(gè)“第一”贏得了榮譽(yù)。

由于C919項(xiàng)目垂尾工作包采用了雙定點(diǎn)供應(yīng)商制，按工作包分工，航空工業(yè)哈飛作為B角承擔(dān)10103至10105架機(jī)的垂尾研制任務(wù)。為規(guī)避項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，中國商飛引入第三家供應(yīng)商參與垂尾PPM驗(yàn)證試驗(yàn)工作，明確提出至2016年11月底，誰能制造出合格的垂尾PPM壁板，誰就能優(yōu)先拿到請(qǐng)求單，誰就是取證構(gòu)型的供應(yīng)商。

這對(duì)航空工業(yè)哈飛項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。2016年3月，外購成型工裝一到廠，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)立即開展工作。為了解決零件成型工藝難度大、工藝穩(wěn)定性差、合格率低的難題，公司C919項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)連續(xù)奮戰(zhàn)5個(gè)月，終于使垂尾部段長桁PPM驗(yàn)證工作得到了認(rèn)可，拿到請(qǐng)求單。3個(gè)月后，在長桁零件的基礎(chǔ)上，垂尾部段壁板PPM驗(yàn)證通過審核。以此為標(biāo)志，航空工業(yè)哈飛成為第一家同時(shí)完成垂尾部段長桁和壁板PPM驗(yàn)證工作的供應(yīng)商，并成為垂尾部段取證構(gòu)型架次及后續(xù)架次唯一供應(yīng)商。

民營企業(yè)攻克工裝難題

“明天，承載著我們汗水和心血的C919大飛機(jī)就要首飛了，我們感到非常驕傲和自豪?！?日，廣聯(lián)航空工業(yè)股份有限公司副董事長于剛在接受記者采訪時(shí)說，作為我省唯一一家參與大飛機(jī)制造的民營企業(yè)，廣聯(lián)航空為C919提供了上百個(gè)零部件的工裝和裝配夾具，是C919復(fù)合材料成型工裝的主要供應(yīng)商。

在C919整個(gè)機(jī)身結(jié)構(gòu)件中，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件占40%左右。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的成型一般采用薄殼式工裝經(jīng)鋪疊、封裝、升溫加壓而成。而作為復(fù)合材料成型工裝的主要供應(yīng)商，廣聯(lián)航空工業(yè)股份有限公司在C919的研制過程中承擔(dān)的復(fù)合材料成型工裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)任務(wù)占比很大。

作為一家民營企業(yè)，緣何能在大飛機(jī)制造中占據(jù)一席之地？“我們航空設(shè)備先進(jìn)，復(fù)合材料產(chǎn)品生產(chǎn)在國內(nèi)同行業(yè)處于領(lǐng)先水平。從2000年開始成為中航工業(yè)各個(gè)主機(jī)廠的工裝供應(yīng)商，十多年來，參與了所有新機(jī)型項(xiàng)目。因與商飛有多年合作經(jīng)驗(yàn)，商飛深知我們有攻克難題的技術(shù)能力?！庇趧傉f。在C919物理樣機(jī)研制階段，廣聯(lián)航空承制了C919平尾部段所有成型工裝，并順利完成工裝生產(chǎn)任務(wù)，保證了C919平尾部段樣件如期下線。在這一階段，商飛研究院大飛機(jī)設(shè)計(jì)者提出用共固化工藝來做復(fù)合材料件，并將這個(gè)大難題拋給了廣聯(lián)航空。

“我們同哈工大廣聯(lián)航空結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)研發(fā)中心合作，對(duì)共固化工藝技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，攻克了用共固化工藝來做復(fù)合材料件這一技術(shù)難題?！庇趧偦貞浾f。

“C919項(xiàng)目，最大的難度是時(shí)間緊、任務(wù)重，第一批工裝從設(shè)計(jì)到制作耗時(shí)一年半，項(xiàng)目組工作人員24小時(shí)不停工！為了保障商飛的生產(chǎn)計(jì)劃，僅用兩個(gè)月時(shí)間完成了所有成型工裝的交付。”于剛說。從C919項(xiàng)目立項(xiàng)就參與其中，廣聯(lián)航空的管理體系和質(zhì)量體系受到了極大肯定，也提高了企業(yè)在航空界的競爭力，加大了企業(yè)產(chǎn)值，為企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)?！癈919大客機(jī)的任務(wù)已經(jīng)圓滿完成，目前，我們正在和商飛共同研制C919的‘繼任者即國產(chǎn)大型寬體客機(jī)C929的試驗(yàn)件，未來在國產(chǎn)大飛機(jī)的研發(fā)制造中，會(huì)繼續(xù)貢獻(xiàn)出廣聯(lián)人的力量。”于剛對(duì)此信心滿滿。

C919大型客機(jī)所采用的新技術(shù)、新材料、新工藝對(duì)我國經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展、基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)步及航空工業(yè)發(fā)展有重要的帶動(dòng)輻射作用。作為統(tǒng)籌我國干線飛機(jī)和支線飛機(jī)發(fā)展的中國商飛公司堅(jiān)持“主制造商-供應(yīng)商”發(fā)展模式，舉全國之力，聚全球之智，打造民機(jī)產(chǎn)業(yè)“生命共同體”，基本建成了“以中國商飛公司為核心，聯(lián)合中航工業(yè)，輻射全國，面向全球”的中國民機(jī)產(chǎn)業(yè)體系。