“国产”数字化总装技术让百万飞机零件环环相扣

“让中国大飞机翱翔蓝天”，这是镌刻在浦东新区祝桥镇中国商用飞机有限责任公司总装制造中心照壁石上的一句话，但在国产大型客机首飞之前，必须先把天南地北不同企业生产的各个部件拼接起来。昨天举行的2017年度上海市科学技术奖励大会上，由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，获颁上海市科技进步奖一等奖。

数字装配助百万铆钉将2毫米钢材变坚固外壳

飞机蒙皮仅2毫米厚，一阵风就能把它吹变形，但飞机外壳却能够承载70吨重物飞上蓝天，这究竟是如何办到的？

柔与刚的转化是6万个零部件、百万个连接件环环相扣赋予的，这项占飞机制造总周期40%的装配工作，容不得一点马虎。“最困难的，是在于要控制每一个零部件的偏差向。”项目第一完成人、中国商飞制造总师姜丽萍说，“如果铆钉拧得太松，部件链接处就会不牢固；如果拧得太紧，应力累积在连接处容易产生疲劳裂纹。”

由于飞机零件多样且形状复杂，长期以来，飞机由工人们手工完成装配。姜丽萍回想起大飞机装配的场景仍然动容：地面上的工人们用眼睛死盯要铆接的钢板是否对齐，钢板旁边的工人完成孔位、制孔、送钉、施铆等多个步骤。

直到20世纪80年代后期，飞机数字化装配技术才在西方航空工业发达国家发展起来。但是，这一技术在中国一直没有得到快速发展。

五年前，由国家“973”计划、“863”计划等十余个项目支持，上海飞机制造有限公司、上海交通大学、南京航空航天大学携手攻关现代民机数字化装配中的重要关键技术及一系列技术难题。

五年攻关，完成世界一流总装线

首先，难的是材料。C919大量采用复合材料和铝锂合金等新型轻质材料，新材料各项参数都需要从零开始研究。姜丽萍团队发现，同等疲劳时间下，铝锂合金受力更加敏感，更容易产生劈裂、毛刺、分层等问题，这将装配难度提上了一个台阶。

在经历了数不清的测量和实验后，他们提出刚柔混合结构偏差分析方法，开发出数字化装配偏差仿真分析系统，计算机上的数字仿真与实际装配结果一致性超过98%，仿真速度提高一个量级，大大降低了装配偏差。

原本需要手工铆接的工序也被自动化机械所取代。他们发明了铆接干涉量估算方法，在不破坏材料的情况下可对干涉量做出预测，建立符合材料制孔质量监控体系，自动制孔合格率达到100%。

现在的数字化飞机装配车间是这样一幅场景：各个装配工位上，激光跟踪仪与自动定位器合作“亲密无间”，它们传来各部件的各项信息，工程数控系统完成自动制孔，自动引导运输车在各部件间穿梭。

五年艰苦卓绝的技术攻关，换来中国航空协会鉴定专家一致表示，项目总体成果达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。姜丽萍心中有杆秤：就硬件而言，C919总装线是世界一流的。

“飞机的关键工艺技术只有靠中国人自己自主攻关。”上海飞机制造公司屏着这样一口气，还将持续做好生产线智能化改造与生产线元器件国产化等各项工作。