飞机制造产业链条长、涵盖范围广、带动效应强,是衡量一个国家国防实力和工业水平的重要标志。产业链上游为结构钢、轻金属材料、复合材料等材料供应商,中游为机身、机翼、尾翼、发动机、起落架、机载设备等部件制造商,下游为整机集成商。根据《打造并拓展中国大飞机产业链》,机体、发动机、机载设备及其他部分占整架飞机的价值量分别为30%-35%、20%-25%、25%-30%、10%-15%。
二大飞机的特点
飞机结构具有零件多、尺寸大、刚性差、精度高、形状复杂、结构复杂等特点
尺寸大:大型飞机的整体壁板长达30米左右,毛坯重3-4吨,大型机身整体框约6米*3米,毛坯重约2吨,必须配置大型机加机床和相应的装卸、搬运等设备。
刚性差:飞机零件大部分是由板材和型材制成的薄壁构件,刚性较差,在车削、锻造、焊接等加工过程中容易发生加工变形。
精度高:飞机的飞行寿命一般在9万小时左右,机身之间的装配精密程度对飞机的使用寿命有较大影响。比如,C919各机身段与段之间空隙距离的精度达到0.03-0.05毫米。此外,若蒙皮与贴合的骨架之间有较大的装配间隙,就会发生很大的装配应力,会导致飞机强度和寿命的降低。
形状复杂:飞机整体结构件多数为板块状,其轮廊外形部位一般与飞机机体复杂的外形有关,如梁、框、肋等平面零件周边外形角度变化较大,因此,加工的开敞性差,工作量大,加工技术难度大。
结构复杂:飞机零件外形复杂且刚性较差,这就造成零件之间结构关系复杂,需要更多的紧固件将其定位在一起,而紧固件的增多为装配带来更高难度,为了装配又不得不设计更加复杂的结构来实现可装配性,这种“恶性循环”很大程度上导致了飞机结构的复杂性。
三C919的两大技术看点
C919飞机立项以来,在国内现有飞机制造技术基础上进行了梳理,针对新材料、新工艺带来的挑战,先后设立了24大项关键技术,同时带动国内9家机体供应商开展了47项关键技术攻关工作。这些关键技术覆盖了机翼厚壁板复杂结构金属喷丸成形技术、环保表面处理技术、铝锂合金加工技术、主承力结构件的复合材料制造技术、复合材料无损检测及修补技术、数字化工艺技术、自动化装配技术等技术领域,从整体上带动了民机制造产业的技术提升。
3.1铝锂合金制造技术
铝锂合金具有密度低、比模量高等优点
铝锂合金是C919选材中的显著特色之一,在机身结构中使用铝锂合金在我国飞机制造中尚属首次。铝锂合金机身结构制造工艺涉及钣金、热处理、机加、连接及表面防护技术,系统全面地掌握铝锂合金制造工艺,是C919型号研制成功的关键之一。
在C919研制过程中,我国建立了新型铝锂合金制造工艺体系,突破了铝锂合金制造关键技术,解决了新型铝锂合金表面处理、化学铣切与传统铝合金的溶液兼容问题,实现了新型铝锂合金机身蒙皮结构件的高效、精准成形,完成了此类零件的工艺经验积累和技术数据采集,形成了铝锂合金钣金成形、表面处理、化学铣切等系列工艺规范。
3.2复合材料的大量使用
C919复合材料用量占机体总重量的15%,其中大部分为加筋壁板结构。民用飞机壁板部件尺寸大,厚度变化大,需要与细长长桁共胶接,制造过程中会产生比较严重的变形问题及孔隙率问题;平尾、垂尾、后机身均为加筋壁板共固化结构,国内之前还没有进行过如此大尺寸的共固化加筋壁板结构制造,制造过程中有可能产生共固化定位不准、脱模困难等问题;后压力球皮结构的无皱褶铺贴也为新工艺,可能产生较大的表面褶皱,筋条在球皮上的定位也有较大难度。