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中国经济周刊:C919如何攻克五大技术难题
——专访中国商飞公司制造总师姜丽萍

时间:2018年04月17日 09:40   来源:中国经济周刊
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工作中的姜丽萍 (左二)

 

  《中国经济周刊》 记者 宋杰 | 上海报道

  责编:周琦

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  3月24日,中国商飞C919大型客机第二架机迎来了进入2018新春第一次飞行,成功执行一架次试飞。自去年5月C919大型客机成功首飞以来,两架飞机已试飞共计23架次。

  在此次试飞的前一日,中国商飞上海飞机制造有限公司牵头完成的《大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用》项目,在2017年度上海市科学技术奖励大会上荣获上海市科技进步奖一等奖。

  一架大型商用客机由数以百万计的零部件组成,涉及飞控、液压、电气、航电、动力燃油及环控等数十个复杂系统。无论是飞机研发、制造,还是项目管理、质量管理,大飞机的每一个环节都离不开参与人员对质量精益求精的追求。

  飞机机体结构刚性弱、易变形,多数疲劳裂纹发生在装配连接处,机体装配占制造总周期的近一半,是确保飞机安全的前提和基础。此次的获奖项目就是科研团队针对装配中的五道技术难题逐一击破后获得的嘉奖。

  3月底,中国商用飞机有限责任公司制造总师、上海飞机制造有限公司总工程师姜丽萍接受《中国经济周刊》记者专访时说,关键工艺技术的自主攻关是C919的必由之路,一定要掌握在中国人手上。

 

  如何攻破C919装配的五大难题 

  中国商用飞机有限责任公司(下称“中国商飞”)总装制造中心浦东基地,是国内最大、最先进的民用飞机总装制造基地。在这儿成长起来的姜丽萍是中国第一位飞机制造厂女性总工程师。

  2003年1月,姜丽萍担任上海飞机制造厂总工程师,负责ARJ21 新支线飞机项目。2004 年11 月,她被任命为ARJ21 新支线飞机项目总工程师,创下了年龄最小的项目女总工程师纪录。中国商飞成立后,上海飞机制造厂更名为上海飞机制造有限公司(下称“上飞公司”),成为中国商飞六大中心之一的总装制造中心。

  在蒋丽萍看来,从运10 到MD82/83/90,再到ARJ21、C919,上飞公司的制造能力已经有了明显提升。 “关键工艺技术的自主攻关是C919的必由之路,一定要掌握在中国人手上,不是依靠外界。从产业链的角度上来说,未来还有很大的扩展空间。”姜丽萍对《中国经济周刊》记者说。

  C919机体尺寸大,全机长38.9米,翼展35.8米,高11.95米。6万余个零件,百万个连接件,不能有丝毫马虎。姜丽萍告诉《中国经济周刊》记者,一直以来, C919大型客机的装配存在五大难题:

  其一,C919飞机需组装数万个零件。零件制造偏差如果向部件、全机累积,最终会导致产品质量问题。公差合理分配、偏差控制非常困难。

  其二,C919采用复合材料和铝锂合金等新型轻质材料,飞机装配需制孔百万个,复合材料易产生劈裂、毛刺、分层等质量问题,铝锂合金易产生微裂纹,导致疲劳寿命低,装配制孔工艺很难。

  其三, C919设计服役周期为 80000 飞行小时/25个日历年,同等疲劳寿命下,铝锂合金铆钉干涉量仅为传统铝合金的1/6,精确控制难。

  其四,C919机体尺寸大,其大部件对接过程中,跨尺度测量精度难保证。此外,飞机外壳蒙皮厚度。?芭湟妆湫,大尺寸部件对接困难。

  其五,C919已有 815 架订单,要求低成本、高效率、高质量制造,装配线集成开发难,且需解决多产品混线生产等问题。

 

  12项装配专利为C919保驾护航 

  通用设备可以进口,但装配工艺与集成技术无法引进,面对诸多挑战, “关键工艺技术的自主攻关是必由之路”成为商飞人的共识。

  2013年12月,装配线建设开工,在“摸着石头过河”的过程中,姜丽萍和团队实现了对接过程快速测量和分析,使得十几米范围内的测量精度达到了一根头发丝的直径,大大降低了对接时长。

  姜丽萍介绍,近年来,在国家大型飞机重大专项、“973计划”、“863计划”等项目支持下,上飞公司与上海交通大学、南京航空航天大学合作,开展了一系列机体装配工艺方面的基础研究和应用基础研究,部分成果达到国际领先水平。“例如,飞机外壳的蒙皮厚度仅为2毫米,用手指摁一下就会变形。为了将这种柔性材料与刚性材料安全地结合在一起,科研团队提出了刚柔混合结构装配偏差分析方法,并开发出数字化装配偏差仿真分析系统,有效降低了装配误差。”姜丽萍介绍,数字化测量、智能钻铆、智能监控也陆续被运用于生产线,提高了装配效率。

  此外,由于C919大量采用复合材料和铝锂合金等新型轻质材料,给制孔工艺带来很大挑战。姜丽萍称,上飞公司建立了复合材料制孔质量稳定性控制体系,并提出无垫板支撑制孔方法,研制出新型偏心螺旋铣孔装置。经过质量管理和技术创新“双管齐下”,C919的制孔合格率达到了100%。

  在近5年的研发之路上,姜丽萍及其团队共被授权国内发明专利12项、软件著作权2项,建立行业、企业标准10份。“项目总体技术达到国际先进水平,其中装配偏差刚柔混合分析等技术国际领先,研制的装配线主要技术参数达到国际先进水平。”姜丽萍说,这是国内首条民机机身柔性、高精度、自动化装配线,C919大型客机101架次、102架次都是从这条装配线上诞生的。

  姜丽萍告诉《中国经济周刊》记者,装配线完工后,我国有了首套民航局适航部门认可的民机工艺规范,详细规定了装配过程所采用的设备、工艺参数、过程控制方法、质量检测方法、人员资质等要求,已成为我国民机机体装配的制造依据。“我们为C919设计的服役周期为8万个飞行小时,25个日历年,高于国际民航客机标准。”

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