大國(guó)重器在眼前制造

嚴(yán)晴晴

中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司是我們同濟(jì)大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院的實(shí)習(xí)重鎮(zhèn)，C919大型客機(jī)的總裝處就在公司位于浦東新區(qū)的基地。第一次來(lái)到C919總裝車間，我仰起頭，那龐大的身影一下子飛進(jìn)了我的心，那種震撼，甚至讓我涌出了眼淚。

總裝車間的震撼

C919的機(jī)翼采用的是從500多個(gè)翼型方案中優(yōu)選出的超臨界翼型。超臨界翼型與人們印象中上凸下平的常規(guī)機(jī)翼剖面完全相反，它是上平下凸?fàn)畹?，可以大幅改善在跨音速范圍（鄰近音速的速度，通常?.8～1.2倍音速的速度范圍）內(nèi)的氣動(dòng)性能。機(jī)翼的翼尖部分微微向上挑起，好像舞蹈演員在舞臺(tái)上擺出的漂亮的手部造型，十分優(yōu)美。機(jī)頭部分，四塊玻璃組成了圓弧形風(fēng)擋，不僅流暢大氣，也讓飛行員的觀察視野更廣闊，這是C919區(qū)別于其他飛機(jī)的獨(dú)特造型，大家只要看到這樣的“機(jī)臉”就知道，這是中國(guó)研制的大飛機(jī)。

從正面看，前機(jī)身是一個(gè)巨大的圓筒狀“鐵家伙”，里頭包含1600多個(gè)零件，1900多個(gè)工裝項(xiàng)目。走到后面看，飛機(jī)尾翼采用的是國(guó)際上最流行的常規(guī)布局，除重要的連接接頭是鈦合金零件外，尾翼的絕大部分零部件均為其他先進(jìn)的復(fù)合材料。不論怎么看，C919都讓人著迷。

帶領(lǐng)我們參觀學(xué)習(xí)的劉老師給我們介紹了浦東基地的基本情況。浦東基地的面積相當(dāng)于400個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)，這里包括物流中心、復(fù)合材料中心、部裝廠房、總裝廠房、整機(jī)噴漆中心以及試飛站等多個(gè)廠房或大型區(qū)域。從空中俯視，廠房就像一個(gè)個(gè)方方正正的大盒子，這些盒子以灰色和黃色為主，寓意著“輝煌”。其中，部裝廠房是裝配飛機(jī)機(jī)頭、前機(jī)身、中機(jī)身、后機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等各個(gè)分散部段的廠房，它的體量非常大，將近40米長(zhǎng)的飛機(jī)，首尾相連能排7架，據(jù)說(shuō)光是它的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋就重達(dá)3000噸，當(dāng)時(shí)還創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)廠房的面積紀(jì)錄。

我們身處的C919總裝車間也非常大，車間長(zhǎng)305米，寬78米，約有三個(gè)半標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)的面積。這里配備了國(guó)際上最主流最先進(jìn)的移動(dòng)生產(chǎn)線，由于飛機(jī)要在其中不斷移動(dòng)，所以廠房需要更“長(zhǎng)”些。一個(gè)個(gè)零部件隨著移載平臺(tái)慢慢往前移動(dòng)，工人在定點(diǎn)工位上熟練地操作著，如同造汽車的生產(chǎn)線一樣，加工過(guò)程井然有序。2015年11月，第一架C919大型客機(jī)在這里掀起了蓋頭，靚麗登場(chǎng)。未來(lái)，這里每年將承擔(dān)150架C919大型客機(jī)的總裝工作。

大型客機(jī)制造是一項(xiàng)高度集成的系統(tǒng)工程，一架C919大型客機(jī)有250萬(wàn)個(gè)零部件。把這么多零部件組合在一起，絕不是一件簡(jiǎn)單的事。

在總裝車間，五六個(gè)技術(shù)工人正深入C919的“體內(nèi)”，給飛機(jī)裝上電纜、導(dǎo)管、系統(tǒng)設(shè)備，調(diào)試、安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝座椅、座艙設(shè)備……只有在高度優(yōu)化的工藝流程（加工和組裝零件的順序）的安排下，才能充分協(xié)調(diào)各方資源，精準(zhǔn)完成工作。

“不僅編制工藝流程有很大的難度，有些裝配任務(wù)可能看著簡(jiǎn)單，實(shí)際難度極高?！闭Z(yǔ)罷，劉老師指向我匆匆?guī)撞骄吐愤^(guò)了的翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)，又指了指它上面的機(jī)翼。

我返回駐足細(xì)看，兩者相隔的距離僅僅不到1米，仿佛拿手一推就能碰在一起。但實(shí)際上，算上托架等器具，發(fā)動(dòng)機(jī)的重量已經(jīng)超過(guò)5噸，起吊過(guò)程中要保持平穩(wěn)十分不易;再加上前后位置上的多點(diǎn)螺栓必須協(xié)調(diào)安裝，每個(gè)螺栓孔徑間隙只有0.1毫米，還要避免強(qiáng)行安裝（否則會(huì)產(chǎn)生裝配應(yīng)力，留下安全隱患），如此一來(lái)，安裝難度變得極高。劉老師說(shuō)，第一次正式安裝時(shí)，工程師們足足經(jīng)歷了3晝夜的鏖戰(zhàn)。

隨著我們腳步的前移，劉老師的講解內(nèi)容也更換了側(cè)重點(diǎn)，變成了創(chuàng)新。他給我們舉了一個(gè)已經(jīng)投入生產(chǎn)應(yīng)用的例子——柔性軌道制孔系統(tǒng)?！八雌饋?lái)像沿著軌道爬行的‘機(jī)器人，又長(zhǎng)著一張‘大眾臉，很容易被人忽略。但在機(jī)前、中機(jī)身對(duì)接作業(yè)中，這臺(tái)不起眼的機(jī)器發(fā)揮了大作用，把原本需要4名工人24小時(shí)才能完成的制孔工作在1小時(shí)內(nèi)就搞定了，不僅速度快，而且精度高。”劉老師說(shuō)，隨著飛機(jī)制造智能化水平加速推進(jìn)，在C919批量生產(chǎn)后，98%的鉆鉚工作都將由機(jī)器人完成。

智慧車間的智慧

隨后，劉老師帶我們來(lái)到了智慧數(shù)控車間。傳統(tǒng)數(shù)控車間內(nèi)常見的景象是穿戴好防護(hù)設(shè)施的技術(shù)工人正忙碌地操作機(jī)器，而智慧數(shù)控車間里則幾乎看不到工人的身影，取而代之在地面奔走的是運(yùn)載機(jī)器人和AGV小車（裝備自動(dòng)導(dǎo)航裝置的運(yùn)輸車）。

小車約半人高，按照規(guī)定的路線穿梭于設(shè)備間，對(duì)我們這些“外來(lái)者”不聞不問(wèn)。雖然小車不是擬人化的機(jī)器人，但認(rèn)真工作的樣子看著還是十分可愛，我和幾個(gè)實(shí)習(xí)生故意走上前去想擋住它的路，它便原地轉(zhuǎn)個(gè)彎，繞過(guò)我們，“高冷”地抱著一車金屬碎屑瀟灑而去，讓我們的壞念頭失算。

在這里，不僅這些會(huì)動(dòng)的設(shè)備，包括數(shù)控機(jī)床乃至物料架和托臺(tái)在內(nèi)的所有設(shè)備都被植入了一根用于信息交互的“神經(jīng)”，可以進(jìn)行“交流”。劉老師告訴我們：數(shù)控機(jī)床將零件加工好后，便會(huì)“通知”運(yùn)載機(jī)器人去取件，并“喚醒”水箱對(duì)零件進(jìn)行超聲波清洗，隨后由AGV小車“扛著”托架和零件運(yùn)出車間，整個(gè)過(guò)程都是無(wú)人化作業(yè)。

早先我的注意力都在AGV小車身上，幾乎沒(méi)有關(guān)注到智慧數(shù)控車間的工作人員。定睛一看，我發(fā)現(xiàn)他們的工作更加高科技：他們戴著AR眼鏡，通過(guò)手指在空中點(diǎn)動(dòng)虛擬的屏幕來(lái)調(diào)取資料，好似一個(gè)只有在電影里才會(huì)出現(xiàn)的未來(lái)場(chǎng)景。劉老師介紹，他們是“設(shè)備管家”，通過(guò)虛擬的屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況。當(dāng)進(jìn)入油箱作業(yè)的一線工人戴上AR眼鏡時(shí)，他眼前的景象還能同步傳遞到其他技術(shù)人員的平板電腦上，以實(shí)時(shí)獲取遠(yuǎn)程技術(shù)支持，真可謂科技感十足。

復(fù)合材料勢(shì)頭猛

從智慧數(shù)控車間出來(lái)，繞過(guò)一塊篆刻著“讓中國(guó)的大飛機(jī)翱翔藍(lán)天”的巨石后，我們到達(dá)了復(fù)合材料中心。一進(jìn)大門，我就像是走進(jìn)了一個(gè)陳列館。展柜上擺放著大大小小的由復(fù)合材料制成的試驗(yàn)件，它們都是新材料、新工藝成果，不僅被用作受力實(shí)驗(yàn)的測(cè)試對(duì)象，也驗(yàn)證了設(shè)計(jì)階段各種工藝的可行性。這里的復(fù)合材料試驗(yàn)件數(shù)量高達(dá)8000多件，都是研究人員經(jīng)過(guò)不斷嘗試后收獲的成功果實(shí)。

其中，最為壯觀的當(dāng)屬七米梁。7米梁承受著大部分機(jī)翼的彎矩和剪力，類似于我們抬起手臂呈“一字”時(shí)骨骼起到的作用。7米梁高高的個(gè)頭直沖天花板，如此龐大的“零件”，要在制作中保證它的精度，需要先進(jìn)的加工技術(shù)?！半S著航空材料的發(fā)展，傳統(tǒng)的金屬材料正在被更輕、更強(qiáng)的復(fù)合材料所代替，”講到這里，劉老師開了個(gè)玩笑，“幾十年前，人們將飛機(jī)稱作‘鐵鳥，但在未來(lái)，飛機(jī)的別稱可能就要改為‘塑料飛機(jī)了，因?yàn)閺?fù)合材料多以樹脂為基體呀?！?雖然我國(guó)民用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)的研究起步晚，基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，但經(jīng)過(guò)研究人員的不懈努力，如今已在一些方面實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，制造“塑料飛機(jī)”再也不是夢(mèng)。

隨著參觀腳步的深入，我的目光又被一個(gè)“大塊頭”——5.5m×21m的巨型熱壓罐吸引了。熱壓罐是制作航空復(fù)合材料零件的主要設(shè)備，沒(méi)有它，很多復(fù)合材料零件就無(wú)法制造?！癈919飛機(jī)不少部件使用的都是復(fù)合材料，這個(gè)‘大塊頭可是我們的‘大寶貝！”?劉老師自豪地說(shuō)，“它是中國(guó)目前最大的熱壓罐，不僅體型巨大，并且非常重，罐體裝滿水后達(dá)900多噸，必須放在特制的場(chǎng)地上，否則會(huì)把地面壓壞。陸地上沒(méi)有大貨車能載得動(dòng)它，所以它是被分段運(yùn)進(jìn)來(lái)的，焊接組裝工作也是在這里完成的，前后足足用了四個(gè)月！”?在航空工業(yè)領(lǐng)域，制造大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件都需要用到大型熱壓罐，而大型熱壓罐成本非常昂貴，這也是限制復(fù)合材料發(fā)展的一大原因。據(jù)說(shuō)這個(gè)大型熱壓罐的造價(jià)高達(dá)1億人民幣，能目睹到體型如此之大的熱壓罐，我感到非常榮幸。

責(zé)任編輯：曹曉晨