飞机制造关键技术探析

2024年3月28日发(作者：下次开船港读后感)

飞机制造关键技术探析

摘要：近年来，中国许多飞机制造企业开始进入大飞机设计领域，以寻求更

大的发展。中国航空领域的飞机数量和种类越来越多，很多已经处于饱和状态，

因此大飞机设计制造领域的需求空间很大。本文论述大飞机制造过程中的关键技

术，仅供参考。

关键词： 飞机制造；关键技术

引言

大飞机的数字化制造是一项非常复杂的系统工程。主要关键技术包括大型飞

机复杂钛合金零件制造技术、三维数字化制造应用技术、脉冲线制造技术等。通

过这些关键技术，可以使大飞机数字化制造的各个环节高效顺畅地进行，从而保

证大飞机的研制生产周期短、质量高、成本低。对关键技术进行了总结和分析，

指出了关键技术的关键点，为更好地进行大飞机数字化制造提供了参考。

1 大飞机复杂钛合金零件制造技术

大型飞机复杂钛合金零件的制造技术几乎是所有飞机制造业的关键。对于大

飞机来说，因为对强度和潜在腐蚀的要求更高，所以大飞机的钛合金零件通常比

普通飞机多。比如大飞机的关键翼肋、悬挂件等关键部位，必须使用强度更好、

重量更轻的钛合金。由于钛合金的材料成本非常昂贵，加工钛合金零件时技术要

求和规格更高。肋骨、吊架等关键部位的钛合金零件，由于外形十分复杂，零件

成型困难，通常钛合金的加工成型的方法主要有模锻、自由锻等传统的材料成型

方法，也有采用激光成型的现代加工手段。在钛合金零部件的成型过程中，自由

锻材料的利用率相对较低，增加了材料的损耗，而且加工周期较长；采用模锻的

材料加工成型的成本较高，材料成型的成本相对比自由锻高，材料的利用率也比

自由锻高；激光成型在加工周期和材料利用率、钛合金材料的损耗上都比传统的

模锻、自由锻有较大的优势，但激光成型的零部件的力学性能不如传统的锻造加

工稳定。因此在大飞机制造的过程中，在加工钛合金零部件时，要充分掌握自由

锻、模锻、激光成型三种加工方法的优劣，综合考虑大飞机制造的工期要求、飞

行力学性能要求、成本控制要求等采用适合的钛合金零部件成型方法。

2三维数字化制造应用技术

（1）三维数字化制造技术是飞机制造的关键技术。利用计算机建立三维数

字集成模型，可以为飞机制造提供准确的数据信息。这种设计应用技术有利于提

高飞机设计效率，突破传统二维工程制图模式的局限，实现飞机制造技术的变革。

通过MBD技术模式的应用，实现了飞机生成阶段和制造阶段的变革。在三维数字

化制造过程中，通过计算机及相关软件的应用，工人为飞机构建三维建模系统，

构建出协调性强的三维数字样机。工作人员在标准化工艺设计规范的指导下，利

用三维实体模型开展飞机制造的三维工艺工作，其实现了对传统三维实体制造模

型的突破，进行新型产品装配工艺及零件加工工艺的应用，实现了装配工艺的数

字化流程，进行了数字化装配工艺模型的建立。通过对数字化装配环境的模拟，

实现飞机制造环节的数字化模拟仿真。在飞机产品实物装配前，进行工艺活动的

虚拟装配验证，实现工艺过程中的精细化操作，满足现代化飞机制造工作的要求。

（2）工作人员通过对数字化装配工艺模拟仿真模式的应用，实现对计算机动态

制造数据的掌握，实现了对飞机制造三维工艺的高效率图解，实现了三维数字化

工艺数据体系的健全。通过对PLM系统的应用，实现对飞机制造工艺数据、装配

数据等的及时性调控及掌握，实现产品工程设计模块、工艺设计模块、装配模块

等的协调。通过对MBD技术的应用，实现了飞机制造的数字化生产，通过使用数

字表格，对产品进行详细描述，并根据飞机制造的相关技术规范进行数据管理。

飞机制造零件的属性比较复杂。为了保证飞机制造数据信息管理的科学性、规范

性和高效性，需要满足不同数据信息的需求，实现飞机数字化制造系统的完善，

保证其内部工作流程的协调。在飞机三维数字化制造环境下，通过工艺设计和仿

真技术的配合，可以实现数字化飞机制造系统的完善。在此过程中，应以三维数

字化样机作为设备应用的基础，遵循工艺数字化制造技术的一般规律，实现整体

制造体系的健全，实现其内部各个工作环节的协调，确保不同工作工艺模块、仿

真结构模块等的协调性，做好飞机制造工艺技术装备的设计及仿真工作，实现飞

机制造技术装备体系的健全，实现其自动化及智能化发展。（3）通过对三维关

联技术及在线技术的应用，可以实现飞机产品及工艺产品的制造，在制造工艺选

择模块，要将协调技术作为重要的技术类型，满足现阶段飞机制造工艺装备工作

要求，实现飞机制造三维数字化设计效益的提升，确保飞机设计及制造模块的准

确性及高效性。通过对MBD三维工艺技术的开展，可以实现不同飞机类型的数字

化制造，这需要做好三维数字图形的转换和识别，实现三维设计数字模型模块、

工艺数字模型模块、工艺检验模块等的协调。建立和完善PDM 3D检验数字模

型系统，实现数字样机和工艺数字样机仪器的有效利用，保证数字化飞机制造检

验数据库系统的完善，建立和完善相关质量管理体系，建立飞机质量档案。

3脉动线制造技术

对于飞机制造业来说，长期以来一直采用传统的固定工位装配模式。在这种

模式下，人、设备、零件按要求分配到固定的工位，带来管理上的困难，也容易

导致混乱。这种模式带来了产品交付周期长、产品质量难以控制等诸多问题。移

动装配线已成功应用于汽车行业，旨在缩短交货周期、提高产品质量、刺激上游

生产、降低制造成本和提高资源利用率。将这种思想应用到飞机制造中，同时考

虑到飞机小批量的问题，采用间歇式脉冲生产线生产飞机，保证大飞机生产的质

量和效率 。飞机脉动生产线技术包括根据装配流程及工艺布局确定站位和各站

位工作量、节拍及人员配置，保障飞机交付速率；结合厂房实际情况合理规划工

艺布局，定置产品、器具、物料及人员，保障飞机装配生产线流动控制，方便现

场生产管理；制定严格的计划管控体系，并在生产现场实施看板可视化管理，有

效监控现场生产流程；建立零件、标准件、成品件等物料的配送制度，并配置合

理数量的物流配送车及零组件存放托架，满足生产线的保障需求；培养每位员工

的质量意识，并将质量监控贯穿于每一工序之中，由过程质量控制来保证产品最

终质量。西飞总装厂在某型机脉动生产线采用脉动生产线，速率提升 83%，故障

率降低85%，加班率减少97% 。脉动生产线是大飞机生产的关键技术，脉动线的

前期设计和建设非常重要，是生产线正常运行的基础。飞机装配的零部件供应商

很多，渠道复杂，不仅有我厂制造的零部件，还有其他大企业、小企业、科研院

所的产品。由于零部件供应渠道单一或零部件生产原材料供应不稳定等诸多因素

使得飞机总装的管理变得复杂，因此脉线的信息管控系统是脉线有效运行的关键，

与之相匹配的行政手段同样重要。

结束语

总之，在大飞机制造过程中，复合材料的设计、复杂钛合金零件的加工成型、

装配技术是大飞机制造的关键技术。在大飞机的研制过程中，要注重关键技术的

研究和应用，通过实验最终转化为自己的核心技术，最终实现中国大飞机翱翔蓝

天的梦想。

参考文献：

[1]宋智勇,李杰,刘大炜.面向智能制造的飞机结构件数字化车间构建关键

技术[J].航空制造技术,2019,62(07):26-31.

[2]冷雪,田旭东.飞机装配智能制造体系构建及关键技术研究[J].现代工业

经济和信息化,2017,7(17):21-22.

[3]高鑫,龚清洪,孙超.飞机结构件智能制造关键技术研究[J].制造技术与机

床,2017(08):45-49.

[4]孙承亮.关于飞机制造关键应用技术的分析[J].科技创新与应

用,2017(09):124.

[5]宋利康,郑堂介,黄少华,郭宇,朱永国.飞机装配智能制造体系构建及关键

技术[J].航空制造技术,2015(13):40-45+50.