現(xiàn)代民用客機(jī)是技術(shù)高度集成化的個(gè)體,技術(shù)的復(fù)雜性使得各個(gè)工位的工作內(nèi)容不斷增加,所需的技能專業(yè)化程度越來(lái)越高,所承擔(dān)的工作職責(zé)越來(lái)越重要,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)上大量工作任務(wù)穿插整合成了現(xiàn)代民用客機(jī)產(chǎn)業(yè)的新常態(tài)??紤]到原材料尺寸、制造工藝、運(yùn)輸、設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)包和家族化的需要,在設(shè)計(jì)初期,就要安排結(jié)構(gòu)的分段。飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的分段,有利于施工、便于運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)性好。 過(guò)去在進(jìn)行飛機(jī)分段時(shí),人們常常會(huì)沿承已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。固守過(guò)去的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)有著一定的繼承性,但卻很難解決民機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的新問(wèn)題;完全拋棄傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)又會(huì)讓民機(jī)項(xiàng)目承受無(wú)法預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。特別是在當(dāng)前民用客機(jī)產(chǎn)業(yè)復(fù)合材料化和多電化趨勢(shì)越演越烈的情況下,飛機(jī)的設(shè)計(jì)方法和制造方法都在發(fā)生大幅度的變化,現(xiàn)代民用客機(jī)的生產(chǎn)流程受其影響也正在發(fā)生一定的變化,對(duì)應(yīng)到基于生產(chǎn)流程的機(jī)身分段方式,也就必然會(huì)發(fā)生變化。因此,在新機(jī)研制的時(shí)候,有必要對(duì)民用客機(jī)的傳統(tǒng)機(jī)身分段方案進(jìn)行深入的分析和研究,便于根據(jù)新材料、新工藝、新技術(shù)和新方法的特點(diǎn),對(duì)它進(jìn)行合理有效的修正。 傳統(tǒng)機(jī)身分段思路的演化 1功能實(shí)現(xiàn)角度——以設(shè)計(jì)分離面為基準(zhǔn)當(dāng)美國(guó)萊特兄弟發(fā)明世界上第一架有動(dòng)力飛機(jī)“飛行者一號(hào)”的時(shí)候,他們還沒(méi)有來(lái)得及想如何對(duì)飛機(jī)進(jìn)行分段,整架飛機(jī)除了活動(dòng)面,就是一個(gè)木制骨架配以織布蒙皮的整體,機(jī)身和機(jī)翼共用部分結(jié)構(gòu),如圖1 所示。從這個(gè)角度看,設(shè)計(jì)分離面是飛機(jī)部件劃分的依據(jù)之一。設(shè)計(jì)分離面是根據(jù)構(gòu)造上和使用上的要求而確定的分離面。通常設(shè)計(jì)分離面都采用可卸連接(如螺栓連接、鉸鏈連接等),而且一般要求具有互換性。 設(shè)計(jì)分離面的出現(xiàn),可以讓飛機(jī)設(shè)計(jì)師專心研究某一個(gè)部件,而不用關(guān)心它對(duì)其他部件的影響。設(shè)計(jì)分離面包括分離面的部位、結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)補(bǔ)償形式和對(duì)接技術(shù)要求。設(shè)計(jì)分離面優(yōu)化了飛機(jī)的設(shè)計(jì)流程,隨著飛機(jī)的復(fù)雜性不斷增加,設(shè)計(jì)分離面逐漸被劃分成了結(jié)構(gòu)工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分離面和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的系統(tǒng)(安裝)分離面,并根據(jù)現(xiàn)代系統(tǒng)工程理論和實(shí)踐的要求,不斷深入細(xì)化兩者間的聯(lián)系。 2批量生產(chǎn)角度——以工藝分離面為基準(zhǔn)到了人們開(kāi)始批量制造飛機(jī)的時(shí)候,受到同時(shí)代專業(yè)化分工和汽車產(chǎn)業(yè)流水線生產(chǎn)方式的影響,飛機(jī)的生產(chǎn)制造也開(kāi)始引入了流水線的概念。飛機(jī)僅根據(jù)設(shè)計(jì)分離面劃分為部件,不能滿足裝配過(guò)程的要求,還需要根據(jù)生產(chǎn)需求,對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步劃分,將部件進(jìn)一步劃分為段件,段件又進(jìn)一步劃分為板件及組合件等各種裝配單元。這樣做的目的是提升生產(chǎn)流水線的專業(yè)化水平,均衡產(chǎn)品線工位工作量,保證產(chǎn)品生產(chǎn)步調(diào),縮短產(chǎn)品交付周期,降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提升產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。為此,飛機(jī)產(chǎn)業(yè)又開(kāi)始引進(jìn)了工藝分離面的概念,飛機(jī)機(jī)身分段不再僅僅以設(shè)計(jì)分離面為基準(zhǔn)。 為滿足生產(chǎn)需要而劃分的分離面叫做工藝分離面。工藝分離面是由于生產(chǎn)上的需要,為了合理地滿足工藝過(guò)程的要求,按部件進(jìn)行工藝分解而劃分出來(lái)的分離面。工藝分離面之間一般都采用不可卸連接(如鉚接、膠接、焊接等),裝配成部件后,這些分離面就消失了。工藝分離面包括分離面劃分部位、連接形式、補(bǔ)償形式、施工通路以及形成裝配單元的工藝剛性和完整性。 在生產(chǎn)實(shí)踐中,對(duì)機(jī)身進(jìn)行分段劃分時(shí),人們首先會(huì)想到盡量減少裝配周期長(zhǎng)的總裝架內(nèi)工作量,盡可能多地形成大型組件,避免以散件形式進(jìn)入總裝。達(dá)到機(jī)身分段的劃分應(yīng)盡可能使各部件裝配周期平衡的目的。 通常飛機(jī)制造商會(huì)根據(jù)飛機(jī)的年生產(chǎn)率和預(yù)期銷售量,設(shè)置產(chǎn)品的工裝系數(shù)(即工裝數(shù)量與產(chǎn)品零件數(shù)量的比值)。當(dāng)年生產(chǎn)率大時(shí),會(huì)投入較多工裝,這樣對(duì)機(jī)身分段的要求是要配合產(chǎn)品的生產(chǎn)速率增加工藝分離面;當(dāng)年生產(chǎn)率小時(shí),會(huì)投入較少的工裝,機(jī)身的分段數(shù)量會(huì)少一些。對(duì)于市場(chǎng)前景不確定、可能變型較多的機(jī)型,通常飛機(jī)制造商開(kāi)始會(huì)傾向于使用同一套工裝生產(chǎn)出不同型號(hào)的產(chǎn)品,到年生產(chǎn)率達(dá)到一定程度,再針對(duì)不同型號(hào)生產(chǎn)專用的工裝。形成了飛機(jī)機(jī)身分段的一個(gè)劃分原則,即 機(jī)身分段數(shù)量的劃分依據(jù)來(lái)自于生產(chǎn),即根據(jù)年產(chǎn)量,對(duì)不能滿足生產(chǎn)周期要求的部件、組件,劃小裝配單元或復(fù)制裝配工藝裝備并且機(jī)身分段要考慮到便于后期系列化、家族化。 在具體生產(chǎn)過(guò)程中,結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造人員發(fā)現(xiàn)復(fù)雜形面零件和裝配件的殘余應(yīng)力非常大,會(huì)形成無(wú)法預(yù)測(cè)且很難控制的零件變形和裝配變形,難以協(xié)調(diào)。所以就提出了機(jī)身分段所在形面的協(xié)調(diào)部位應(yīng)盡可能的少,對(duì)于有協(xié)調(diào)要求的必須要有相應(yīng)的措施,如設(shè)計(jì)補(bǔ)償、工藝補(bǔ)償和采用工裝保證。 為了保證機(jī)身分段對(duì)接工作的順利進(jìn)行,飛機(jī)制造人員通常會(huì)選取“剛- 柔組合”區(qū)域作為段件對(duì)接區(qū)域,即一側(cè)形面要有一定的工藝剛性,避免過(guò)大的殘余應(yīng)力和殘余變形,以保證對(duì)接形面的精確性;另一側(cè)形面要有一定柔性,保證對(duì)接時(shí)配合準(zhǔn)確性和合理的補(bǔ)償。這樣做可以避免對(duì)接區(qū)剛度過(guò)大。所以機(jī)身分段對(duì)接形面要有一定的工藝剛性和機(jī)身分段對(duì)接面間的關(guān)系應(yīng)采用對(duì)接形式和搭接形式,避免采用插裝。機(jī)身合理分段,將會(huì)給飛機(jī)制造商帶來(lái)顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果: (1)增加了平行裝配工作面,縮短了裝配周期; (2)減少了復(fù)雜裝配型架數(shù)量; (3)由于改善了裝配工作的開(kāi)敞性,因而提高裝配質(zhì)量。選取工藝分離面作為機(jī)身分段的依據(jù)時(shí),應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)性質(zhì)、年產(chǎn)量、生產(chǎn)周期、成本等因素進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 3性能優(yōu)化角度——以性能權(quán)衡結(jié)果作為基準(zhǔn)在新產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和生產(chǎn)管理人員發(fā)現(xiàn)每一個(gè)機(jī)身分段都可能對(duì)應(yīng)著重量的增加,會(huì)影響飛機(jī)的使用經(jīng)濟(jì)性。增加機(jī)身分段數(shù)量,會(huì)因?yàn)樵谌珯C(jī)對(duì)接加強(qiáng)結(jié)構(gòu)數(shù)量增加,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)重量增加;而減少機(jī)身分離面,會(huì)導(dǎo)致工位工作量增加,制造難度加大,產(chǎn)品交付時(shí)間加長(zhǎng);所以機(jī)身分段數(shù)量要適當(dāng),要根據(jù)產(chǎn)品使用成本與制造成本之間的權(quán)衡結(jié)果確定。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和系統(tǒng)安裝人員發(fā)現(xiàn),在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)管纜安裝過(guò)程中,由于對(duì)接件的變形,經(jīng)常會(huì)造成電纜設(shè)計(jì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短、管道安裝空間變形和管道接口位置不對(duì)等問(wèn)題。因此要保證結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、工藝間的協(xié)同設(shè)計(jì),提出了機(jī)身分段必須要考慮系統(tǒng)安裝分離面,即機(jī)身分段不要打斷系統(tǒng)管纜的安裝完整性、機(jī)身分段要保證系統(tǒng)安裝接口所在對(duì)接面有一定的工藝剛性,便于協(xié)調(diào)。 為了降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn),項(xiàng)目管理人員和財(cái)務(wù)人員會(huì)要求機(jī)身分段要充分考慮當(dāng)前以及可能的設(shè)備能力,盡可能在投資預(yù)算內(nèi)考慮可選的設(shè)備能力,并在分段時(shí)充分考慮到設(shè)備的利用率,保證分段方案所需要的設(shè)備能力在企業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制能力以內(nèi)(即一定數(shù)量的設(shè)備維護(hù)時(shí)間,不會(huì)影響到企業(yè)的正常生產(chǎn))。機(jī)身分段要充分考慮到設(shè)備能力和制造能力的限制并且有特殊裝配環(huán)境要求和特殊試驗(yàn)要求的裝配單元要盡量劃分出來(lái)。 質(zhì)量管理人員會(huì)要求,機(jī)身分段必須要考慮到新技術(shù)可能造成的質(zhì)量控制成本增加,必須要考慮較大和較復(fù)雜零件的制造誤差和對(duì)接時(shí)的協(xié)調(diào)方法,減少零件的加工后變形和裝配件的裝配后變形對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。所以機(jī)身分段要充分考慮到對(duì)產(chǎn)品成品率的影響。 4市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)角度——以未來(lái)市場(chǎng)需求作為基準(zhǔn)現(xiàn)代民用客機(jī)的生產(chǎn),不再是一個(gè)公司或一個(gè)國(guó)家獨(dú)立完成的工作,通常會(huì)為了國(guó)家政策和國(guó)外市場(chǎng)的保證,需要轉(zhuǎn)移出部分工作量,甚至是大部分工作量,主制造商會(huì)因此承擔(dān)很多界面間協(xié)調(diào)的工作,因此,需要將工藝分離面劃分得盡可能合理,便于協(xié)調(diào)。同時(shí),也要考慮到國(guó)家政策可能會(huì)出現(xiàn)的傾斜,在工藝分離面劃分上要充分反應(yīng)國(guó)家政策和企業(yè)供應(yīng)商管理政策的傾向性。機(jī)身分段同時(shí)要考慮到產(chǎn)品國(guó)際化分工和專業(yè)化分工的影響。 并且隨著現(xiàn)代飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,隨著構(gòu)型管理體系在飛機(jī)產(chǎn)業(yè)中的引入,不同客戶會(huì)對(duì)同一系列飛機(jī)提出不同種產(chǎn)品構(gòu)型,而飛機(jī)制造商卻不能為每一種構(gòu)型都提供一套產(chǎn)品生產(chǎn)線,因此現(xiàn)代飛機(jī)的混線生產(chǎn)就成了現(xiàn)代飛機(jī)制造必須的選擇,那么“飛機(jī)機(jī)身分段要適應(yīng)產(chǎn)品構(gòu)型管理的需求”,成為當(dāng)前各家飛機(jī)制造商的又一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 國(guó)外民用客機(jī)機(jī)身分段的主要實(shí)踐 1波音公司機(jī)身分段的歷史延承波音737 是波音公司在1967 年研制成功的一款中短程窄體客機(jī),是全世界最暢銷的機(jī)型,先后銷售了6000 余架。在機(jī)身分段上采用6 段式,其中中后機(jī)身與后機(jī)身在總裝對(duì)接前獨(dú)立組合成一體(如圖2)。機(jī)頭與前機(jī)身的分離面設(shè)置在1# 客艙門后兩個(gè)框的位置,避開(kāi)了應(yīng)力集中區(qū),對(duì)接形面在坡度較小的雙曲面上,對(duì)接工藝性略差,但可以利用金屬蒙皮壁板的彈性減緩對(duì)接誤差;前機(jī)身與中機(jī)身的分離面在中央翼前梁上,中機(jī)身與中后機(jī)身的分離面在主起落架艙后端框上,后機(jī)身與尾段的分離面后壓力框上,這3 個(gè)分離面都充分利用了機(jī)身上的加強(qiáng)框,保證了對(duì)接面的剛度,屬于“剛- 柔”區(qū)域組合,有利于對(duì)接;出于年生產(chǎn)率的考慮,波音737 在中后機(jī)身后面設(shè)置了一個(gè)后機(jī)身,分離面在后貨艙門后的第二個(gè)框處,避開(kāi)了應(yīng)力集中區(qū),對(duì)接形面在坡度較小的雙曲面上,可以利用金屬蒙皮壁板的彈性消除對(duì)接誤差。 在波音公司1969 年推出的波音747 飛機(jī)(如圖3)和1978 年推出的波音767 飛機(jī)(如圖4),受到公司預(yù)期銷售量的消極影響,機(jī)身分段采用了五段式,將中后機(jī)身取消,與后機(jī)身合并成為一體。同時(shí),將機(jī)頭與前機(jī)身的分離面設(shè)置到了前貨艙門后一框處,在等直段上進(jìn)行對(duì)接,改善了機(jī)頭的對(duì)接工藝性。 波音公司1990 年推出的波音777 飛機(jī)(如圖5)和2007 年推出的波音787 飛機(jī),受到公司預(yù)期銷售量的積極信號(hào)影響,以及考慮到飛機(jī)的國(guó)際化分工思路,機(jī)身分段又重新回到了6 段式,在中機(jī)身后部重新設(shè)置了中后機(jī)身和后機(jī)身,將中后機(jī)身與后機(jī)身的分離面設(shè)置在后貨艙門后的第三個(gè)框上,同時(shí)為了讓分離面在等直段上,向前調(diào)整了后貨艙門位置。機(jī)頭與前機(jī)身的分離面調(diào)整到了前貨艙門后面第三個(gè)框上,避開(kāi)了貨艙門附近的應(yīng)力集中區(qū)。 2 空客公司機(jī)身分段的歷史延承A300 飛機(jī)是空中客車公司1972年投產(chǎn)的第一款飛機(jī),共生產(chǎn)了561架,空中客車公司是由歐洲幾個(gè)國(guó)家共同成立的,分段形式也反映了多國(guó)參與的一種政治平衡,為了保證各參與國(guó)家的工作量,機(jī)身分了七段,機(jī)頭、前機(jī)身、中前機(jī)身、中機(jī)身、中后機(jī)身、后機(jī)身和尾段(如圖6)。機(jī)頭與前機(jī)身的分離面在1# 客艙門后第二個(gè)框,前機(jī)身與中前機(jī)身的分離面在前貨艙門后第三個(gè)框,中前機(jī)身與中機(jī)身的分離面在中央翼前梁位置,中機(jī)身與中后機(jī)身的分離面在主起落架艙后端框,中后機(jī)身與后機(jī)身的分離面在后貨艙后第三個(gè)框,后機(jī)身與尾段的分離面在后壓力框位置(在機(jī)身上部向前移了幾個(gè)框)。作為國(guó) 際第一款雙發(fā)寬體飛機(jī),其短粗的機(jī)身也直接影響了機(jī)身的分段方式,主要反映在后機(jī)身與尾段的分離面形式,這樣做改善了飛機(jī)的性能指標(biāo),但也付出工藝性不好的代價(jià)。 A320 是空中客車公司1988 年投產(chǎn)的中短程窄體飛機(jī),是與波音737 并稱當(dāng)前國(guó)際最暢銷的機(jī)型,A320 的機(jī)身分為6 段(后機(jī)身分成中后機(jī)身與機(jī)身后段, 但在總裝前先行組合, 如圖7)。機(jī)頭與前機(jī)身的分離面設(shè)置在1# 客艙門后的第三個(gè)框上(處于等直段機(jī)身區(qū)域),前機(jī)身與中機(jī)身的分離面設(shè)置在中央翼前梁前第一個(gè)框上,中機(jī)身與中后機(jī)身的分離面設(shè)置在主起落架艙后端框后第一個(gè)框上,中后機(jī)身與機(jī)身后段的分離面設(shè)置在散貨艙門后第三個(gè)框上,機(jī)身后段與尾段的分離面設(shè)置在后壓力框上。 1994 年空中客車公司推出的A330/A340 系統(tǒng)飛機(jī),是空中客車公司對(duì)A300/A310 系統(tǒng)飛機(jī)的升級(jí)換代,在機(jī)身分段上,采取了五段式(如圖8)。機(jī)頭與前機(jī)身的分離面設(shè)置在1# 客艙門后第三個(gè)框上,前機(jī)身與中機(jī)身的分離面設(shè)置在中央翼前梁前第4 個(gè)框上,中機(jī)身與后機(jī)身的分離面設(shè)置在3# 客艙門后第三個(gè)框上,后機(jī)身與尾段的分離面設(shè)置方式與A300/A310 系統(tǒng)飛機(jī)相同。2006 年空中客車推出的A380飛機(jī),機(jī)身分段同樣采取了五段式(如圖9)。機(jī)頭與前機(jī)身的分離面設(shè)置在1# 客艙門后第三個(gè)框上,前機(jī)身與中機(jī)身的分離面設(shè)置在2# 客艙門前第二個(gè)框上,中機(jī)身與后機(jī)身的分離面設(shè)置在3# 客艙門后的第三個(gè)框上,后機(jī)身與尾段的分離面設(shè)置在后壓力框上上。 2013 年空中客車交付的A350飛機(jī),機(jī)身分段使用了五段式(如圖10),機(jī)頭與前機(jī)身的分離面設(shè)置在1# 客艙門后第三個(gè)框上,前機(jī)身與中機(jī)身的分離面設(shè)置在2# 客艙門后第三個(gè)框上,中機(jī)身與后機(jī)身的分離面設(shè)置在3# 客艙門后的第三個(gè)框上,后機(jī)身與尾段的分離面設(shè)置在后壓力框上。 國(guó)外民用客機(jī)機(jī)身分段的選擇思路 1機(jī)身分段數(shù)量的選擇根據(jù)國(guó)際主要民用客機(jī)制造商的實(shí)踐看,當(dāng)前的機(jī)身分段主要有六段式和五段式兩種。但在具體工作過(guò)程中,為了減少在總裝對(duì)接工作臺(tái)上的工作量,六段式中的中后機(jī)身和后機(jī)身是要在總裝對(duì)接工序前,對(duì)接裝配成一個(gè)整體,然后參加飛機(jī)的總裝對(duì)接工序。因此,六段式可以被看作是五段式的衍生形式。具體采用六段式分段形式還是五段式分段形式,主要受制于飛機(jī)的年產(chǎn)量和工業(yè)化分工政策。 以最暢銷的B737 和A320 為例,都采用了六段式機(jī)身分段方案(其中中后機(jī)身與后機(jī)身在總裝前組合成一體),目的是通過(guò)增加分段,縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。對(duì)于超大型的B747 和A380 都采用了五段式機(jī)身分段方式,主要原因是產(chǎn)品的銷售量和年產(chǎn)量都較小,沒(méi)有必要使用更多的機(jī)身分段。 波音公司的波音777、波音787都采用六段式機(jī)身分段方法,主要原因是波音公司認(rèn)為未來(lái)的市場(chǎng)將是“點(diǎn)到點(diǎn)”的航空運(yùn)輸方式將占據(jù)市場(chǎng)的主流,波音777、波音787的市場(chǎng)銷量將激增,因此,波音公司在波音777、波音787 機(jī)身分段時(shí),采用了生產(chǎn)線效率更高和更有利于開(kāi)放式國(guó)際合作的六段式。而空中客車公司對(duì)運(yùn)輸市場(chǎng)的概念還是維持著“樞紐機(jī)場(chǎng)”航空運(yùn)輸方式,在空中客車公司看來(lái),A350 將是和A330 一樣都是航空運(yùn)輸市場(chǎng)的非主力運(yùn)輸方式,市場(chǎng)銷量不會(huì)很大,因此,在機(jī)身分段時(shí)都采用了協(xié)調(diào)難度較高、性能較好的且更有利于內(nèi)部管理的五段式機(jī)身分段。 2機(jī)頭分段位置的選擇機(jī)頭位于整個(gè)機(jī)身的前部,前壓力框作為機(jī)頭與雷達(dá)框間的設(shè)計(jì)分離面和工藝分離面,各家飛機(jī)制造商都達(dá)成了共識(shí)。但機(jī)頭后側(cè)的對(duì)接面在什么位置,各家航空公司卻有不同的見(jiàn)解。波音公司通常會(huì)選擇在前貨艙門后面的框作為機(jī)頭的后對(duì)接面,可以避開(kāi)在復(fù)雜的雙曲面上對(duì)接,容易協(xié)調(diào),但相應(yīng)的對(duì)接框需要變成加強(qiáng)框以滿足所需要的“剛-柔”結(jié)構(gòu)。空中客車公司通常會(huì)采用1# 客艙門后的加強(qiáng)框作為機(jī)頭的后對(duì)接框,可以節(jié)省部分重量,但因為需要在雙曲面上對(duì)接,工藝協(xié)調(diào)難度較大。 機(jī)頭后對(duì)接面的選擇與各家飛機(jī)制造商的工業(yè)分工有關(guān)。波音公司的開(kāi)放式國(guó)際化分工方式,大量工作轉(zhuǎn)包給了公司外部供應(yīng)商,協(xié)調(diào)管理難度加大,因此要求減少在對(duì)接面上的協(xié)調(diào)工作量。而空中客車公司因?yàn)楣ぷ髁吭诠緝?nèi)部進(jìn)行分配,協(xié)調(diào)管理難度略小,經(jīng)過(guò)權(quán)衡,工藝協(xié)調(diào)難度的付出要小于節(jié)省重量帶來(lái)的收益,因此選擇在雙曲面處對(duì)接。 3中機(jī)身分段位置的選擇中機(jī)身分段位置的選擇,波音公司與空中客車公司也出現(xiàn)了分歧。波音公司會(huì)以中央翼前梁所在框和主起落架后端框作為中機(jī)身的前后對(duì)接面,這樣做由于兩個(gè)對(duì)接框都是加強(qiáng)框,可以綜合利用,既可以有效保證對(duì)接形面不受中機(jī)身裝配變形的影響,又能節(jié)省重量,但龍骨梁的前、后延長(zhǎng)段與中機(jī)身龍骨梁的對(duì)接難度較大??罩锌蛙嚬就ǔ?huì)以中央翼前梁前方的第四個(gè)框作為前對(duì)接面,以3# 客艙門后的第三個(gè)框作為后對(duì)接面,這樣做可以保證中機(jī)身上的龍骨梁與前、后延長(zhǎng)段之間的協(xié)調(diào),但也要付出重量的代價(jià),對(duì)接框要改成加強(qiáng)框。 在總體對(duì)接時(shí),中機(jī)身在全機(jī)調(diào)姿過(guò)程中起著關(guān)鍵作用,是全機(jī)對(duì)接的基準(zhǔn),中機(jī)身的位置準(zhǔn)確度直接影響到機(jī)翼、尾翼等部件的準(zhǔn)確位置。因此,中機(jī)身分段對(duì)接面的選取要充分考慮全機(jī)對(duì)接時(shí)調(diào)姿的需求。波音公司的中央翼前、后梁采取了與弦平面垂直的方式,結(jié)構(gòu)效率較高,但在全機(jī)對(duì)接時(shí)調(diào)姿較困難,因此,波音公司的中機(jī)身相對(duì)長(zhǎng)度較小,便于調(diào)整調(diào)姿時(shí)的誤差。而空中客車公司的中央翼前、后梁采取了與機(jī)身水平面垂直的方式,對(duì)接時(shí)調(diào)姿相對(duì)較容易,中機(jī)身可以做得很長(zhǎng),但結(jié)構(gòu)效率就相對(duì)較低了。 4尾段分段位置的選擇經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐,波音和空中客車公司都將尾段的對(duì)接面選擇在后壓力框的位置上。但空客公司的A300/A310/A330/A340 為了提升產(chǎn)品性能指標(biāo),垂尾前梁曾經(jīng)直接連在后壓力框上,為此,將后壓力框前的機(jī)身頂部壁板也包含在后機(jī)身與尾段的對(duì)接面上,付出了工藝協(xié)調(diào)困難的代價(jià)。后來(lái)在A380 和A350項(xiàng)目中,空客的尾段對(duì)接面又和波音公司保持了一致,回到了后壓力框上。 對(duì)國(guó)產(chǎn)民用客機(jī)機(jī)身分段方式的影響 從前面對(duì)機(jī)身分段方式的發(fā)展演變和國(guó)際上主要民用客機(jī)生產(chǎn)商的具體實(shí)踐上看, 現(xiàn)代民用客機(jī)的機(jī)身分段方式多種多樣, 但總的來(lái)說(shuō),機(jī)身分段已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的工藝分離面劃分,要綜合考慮多種因素。首先是產(chǎn)業(yè)化分工因素。當(dāng)前,隨著世界工業(yè)4.0 革命浪潮的來(lái)臨,各個(gè)國(guó)家都對(duì)制造業(yè)傾注了大量的心血,期望從民用客機(jī)產(chǎn)業(yè)中獲取自己的一份利益,否則就會(huì)為它國(guó)飛機(jī)進(jìn)入本國(guó)市場(chǎng)設(shè)置各種壁壘。完全自產(chǎn)的結(jié)果可能只會(huì)導(dǎo)致更大程度的自銷,不利于民用客機(jī)走入國(guó)際化市場(chǎng)。為了適應(yīng)這種形勢(shì), 國(guó)際主要飛機(jī)制造商都主動(dòng)將飛機(jī)的一部分工作量轉(zhuǎn)移到相關(guān)市場(chǎng)國(guó)家, 從艙門、活動(dòng)面到飛機(jī)的最后組裝交付工作,都正趨向于由更多的國(guó)家承擔(dān)。從圖11 和圖12 中所示的波音787 和A350 國(guó)際化分工形式就可以看出,國(guó)際民用客機(jī)轉(zhuǎn)包市場(chǎng)的變化會(huì)對(duì)民用客機(jī)的分段方式產(chǎn)生影響。同時(shí),國(guó)產(chǎn)民用客機(jī)作為國(guó)家的重大科技專項(xiàng),起著對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的引導(dǎo)作用,要通過(guò)它帶動(dòng)起國(guó)家的產(chǎn)業(yè)升級(jí)等任務(wù),在它的研制過(guò)程中,必須要考慮到對(duì)相關(guān)行業(yè)的帶動(dòng)作用,要考慮到國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的建設(shè)與培養(yǎng),因此,在民用客機(jī)機(jī)身分段時(shí),同時(shí)要考慮到產(chǎn)品未來(lái)市場(chǎng)的培育形式、主要供應(yīng)商的生產(chǎn)能力和質(zhì)保能力,這是機(jī)身分段工作的問(wèn)題核心。 其次,要綜合考慮設(shè)計(jì)分離面、工藝分離面和系統(tǒng)安裝分離面的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。機(jī)身分段工作的直接目的是降低生產(chǎn)成本、縮短交付時(shí)間,但又不全是這樣。以波音公司和空中客車公司的相關(guān)機(jī)型為例,在不同部位都進(jìn)行了多種因素的權(quán)衡,才得出各個(gè)機(jī)型的分段形式。國(guó)產(chǎn)民用客車也要針對(duì)國(guó)情和企業(yè)的實(shí)際情況,吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn),積極權(quán)衡各種因素,得到自己最有效率的一種機(jī)身分段方式,提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 第三,要考慮新材料、新技術(shù)、新方法和新工藝對(duì)機(jī)身分段的影響。當(dāng)前國(guó)際上新型民用客機(jī)都使用很多新技術(shù),其中有很多是國(guó)內(nèi)正在研究的內(nèi)容,面對(duì)尚未成熟的新技術(shù),機(jī)身分段要充分考慮到成熟度對(duì)新機(jī)研制的影響。當(dāng)前復(fù)合材料的大量應(yīng)用,飛機(jī)制造的部件整體化和大型壁板整體化,是新型民用客機(jī)機(jī)身分段難以避開(kāi)的問(wèn)題。復(fù)合材料的對(duì)接相對(duì)于金屬材料的對(duì)接有很多問(wèn)題,最主要的是制造成本高昂、固化成形后變形難以控制、對(duì)接時(shí)柔性不足易形成內(nèi)部損傷和協(xié)調(diào)較困難等。在機(jī)身分段時(shí),要充分考慮到項(xiàng)目可獲得的設(shè)備能力,充分利用設(shè)備能力,并考慮到整體成型時(shí)的成品率,以此確定機(jī)身分段的當(dāng)量長(zhǎng)度,力爭(zhēng)保證最大限度地獲得高質(zhì)量低成本整體部件。同時(shí)在對(duì)接時(shí),要避開(kāi)在協(xié)調(diào)困難的區(qū)域上對(duì)接,不能夠出現(xiàn)強(qiáng)行裝配。 結(jié)束語(yǔ) 現(xiàn)代民用客機(jī)機(jī)身分段所考慮的因素越來(lái)越多,但在具體實(shí)踐中,除了要滿足國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)化分工需求以外,還要根據(jù)民用客機(jī)的預(yù)期銷售量和年生產(chǎn)率來(lái)確定民用客機(jī)的機(jī)身分段數(shù)量,根據(jù)生產(chǎn)制造和裝配協(xié)調(diào)的難易程度來(lái)確定具體分段分離面的位置, 將使操作方法簡(jiǎn)單易用。 |
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