飛行器制造工程導論綜述

2023年12月29日發(作者：關于拼搏的議論文)

《飛行器制造工程導論綜述》

關于飛機發展史及現代飛機制造技術

【摘要】

本論文分為兩大部分。第一是飛機發展史，第二是現代制造技術的特點。這兩大部分是飛行器制造工程導論課程的兩大重要的部分。其中，在飛機發展史中，由于飛機發展的歷史過程非常復雜，所以將其分為三個小部分主要陳述。一是飛機研制的早期探索，二是飛機的誕生和早期發展，三是民用飛機的歷史發展。這樣幾乎囊括了飛機發展的最重要的幾個部分，使得思路更加鮮明。第二大部分現代飛機制造技術特點，主要包括飛機的一般研制過程和制造工藝的特殊要求，來闡述飛機制造與其他傳統機械制造的異同。

一、 飛機發展史

（一）早期探索

19世紀是飛機研制的探索時期。該時期始于“航空之父”英國的喬治·凱利。這期間英國航空發展取得的成果有幾個引人注目的特點：一是凱利開創了航空學，特別是空氣動力學的實驗研究，并進行了滑翔機的設計和飛行實踐；二是飛機設計實踐使現代飛機的基本布局得以確立；三是出現了世界第一個航空學的學術團體，航空研究終于成為一門科學。這些決定了英國在航空早期發展中的領導作用。在英國之外，也可以看到很多航空先驅者的奮斗足跡，如布里斯、坦卜爾、貝諾、阿代爾、李林塔爾、莫扎伊斯基、佩爾策、查紐特、馬克辛、蘭利等人在飛機研制與滑翔機試驗過程中，做了大量的探索工作，取得了不同的進展。雖然他們當中沒有人最終研制出成功的飛機，但他們的奠基性的貢獻為飛機的成功發明打下了良好的基礎。

為什么喬治·凱利被譽為航空之父呢？因為他是繼達·芬奇之后第一位真正系統研究飛機的先驅者。他使飛機研究走上了真正科學的道路。由于他開創性的貢獻，凱利收到后人的高度評價。1846年，英國的漢森把他尊為“航空之父”。目前所知的關于剛性飛機的飛行原理，可以說是由凱利首先宣布。凱立的第一項航空研究是仿制和改進中國古老的玩具竹蜻蜓，時間大約是1796年。他在25歲前后曾根據竹蜻蜓設計了一架直升機。旋翼直桿兩端各加四片羽毛制成，由弦和弓的伸張力帶動其旋轉。這個直升機進行過多次成功的飛行。第二，凱利開創了航空空氣動力學的實驗研究。根據羅賓斯用過的力學研究裝置，凱利于1804年12月設計制造了一架旋臂機，用于研究平板的升力和阻力。并在1804年12月1日的筆記中總結道：“空氣的升力與空氣介質密度成正比，與平板面積成正比，與運動速度的平方成正比，與迎角的正弦成正比。”根據這些知識，他又在1805年設計了一架滑翔機，它包括了飛機的各主要部分，機身前端還有金屬配重。這架滑翔機，有一副定翼和一副撲翼，其中撲翼是用來產生推進力的。1808年，他又設計了一架滑翔機，前端安裝了一只大的框式風箏，具有鳥翼一樣的彎曲結構。凱利在旋臂機試驗過程中的另一個重要發現是：流線型物體能夠大大降低阻力。為此他解剖了一條鱒魚，畫出截面形狀的曲線。而他得到的截面形狀幾乎可以跟某些現代的低阻力翼型完全相合。凱利還著重分析了設計飛機面臨的幾

個困難。首先是動力問題，其次是動力轉換問題，第三是提高結構強度和降低結構重量的問題。凱利對航空的貢獻是多方面的。除了上面提到的外，他還發明了用于飛機起落架張力輪，首次提出了高展弦比機翼思想；研究過火藥動力發動機。凱利的研究成果遠遠超越了時代。他之后近百年間，沒有一位航空先驅者能超越他的水平或認識它的發現的重大意義，他的種種設想和努力也因超越了時代而未取得成功。由于凱利的成就沒有推廣普及以及對航空事業產生了應有的影響，使后來的航空先驅者們重復的走他已經走過的額道路，重復的解決了他已經解決的問題，因而是航空發展走了很大的彎路，這是航空史上的一個重大的損失。

滑翔飛行的道路是由航空之父喬治·凱利開創的。但由于他年事已高，他本人從未親自駕駛過自己的滑翔機。1853-1854年間，法國人弗朗索瓦·勒圖爾做過這方面的冒險。他制造了一個降落傘與滑翔機復合體，從氣球上跳下，并且用兩只手臂扇動撲翼。據稱他曾有過成功而安全的滑翔。在1854年的一次嘗試中，由于降落傘的故障，勒圖爾獻出了自己的生命。這大概是第一次在重于空氣飛行器試驗中發生的死亡事故。勒圖爾的試驗并不是真正的滑翔，而是主要借助降落傘減速下降。在勒圖爾之后，由于李林塔爾的實踐，滑翔飛行在19世紀最后10年進入了一個異常活躍的時期。李林塔爾及其廣泛的研究、試驗以及行動對早期的航空史產生了極大的影響。然而，對待航空發展的正確途徑，李林塔爾的認識并不清楚。他重視試驗完全是正確的，但不能因此而忽略理論。正因為他抱有這種觀念，他對滑翔機的設計和改進關心不夠，沒有認識到他的滑翔機設計存在根本性缺陷：升力太小，剛度不夠。他通過試驗對穩定性和操縱的改進似乎關注很多，也嘗試了許多種方法，但從來沒有得到真正滿意的結果。最后仍采用不那么靈活和安全的擺動身體方式。實際上，查紐特早就指出這種方式的潛在危險性，而李林塔爾仍不自主的沿著這一條危險的方向邁進。結果，悲劇終于降臨了。1896年8月9日，李林塔爾在試飛它的11號滑翔機時，開始階段似乎一切正常，但幾分鐘后，一陣大風突然刮來，將滑翔機吹得失去操縱，李林塔爾沉重的摔在地上。第二天在醫院中死去。據說，他死前的最后一句話是：“必須做出犧牲。”李林塔爾的死震動了當時尚屬年幼的航空界。

在萊特兄弟之前，最后一位有卓越成就的滑翔機名家是查紐特。在李林塔爾的指導下，查紐特于1896-1897年設計和試驗了全尺寸滑翔機，由助手試飛。在開始設計的滑翔機中，無論是單翼機還是多翼機，其形狀和結構都帶有很強的李林塔爾的模式。這些滑翔機在試驗時并不很成功。他認為，原因在于采用擺動身體的方式并不能達到可靠的操縱。于是，他在進一步試驗的基礎上，反復探索使飛機保持穩定和可靠操縱的方法。經過反復試驗后，他發現雙翼機具有較好的穩定性。查紐特十分關心操縱問題，他指出：“一架飛機要想成功，必須始終處于可靠的操縱之中?！币虼怂O計的滑翔機的尾翼組件是柔性的，可進行上下柔性操縱。這比李林塔爾的進了一大步。另外，滑翔機由李林塔爾的懸掛式改為坐式，大大減輕了駕駛員的負擔?？梢哉f，查紐特的雙翼機是萊特兄弟之前最優秀的滑翔機。查紐特的助手曾駕駛它進行了700次安全的滑翔飛行，最遠距離為120米。查紐特的成就和貢獻得到了人們的高度評價。他把航空發展史進行了詳細的歸納總結和評價，他把李林塔爾的滑翔飛行之路進一步拓寬，他引導萊特兄弟走上了航空發展的正確道路。

李林塔爾等人的滑翔機試驗產生的影響是深遠的。但由于他和佩爾策相繼因試飛滑翔機現出了生命，因此又為歐洲航空的發展蒙上了一層陰影。在19世紀最后兩年，歐洲重于空氣飛行器的發展進入了停滯狀態，人們的熱情似乎徹底磨

滅了。然而美國卻異軍突起，肩負了飛機發明的最后重任。從蘭利的功虧一簣到萊特兄弟的圓滿成功，飛機發明的桂冠落在了大西洋彼岸的美國人頭上。

（二）飛機的誕生和早期發展

1903年12月17日上午11時左右，奧威爾·萊特駕駛“飛行者一號”首次試飛成功，從而完成了人類歷史上第一架有動力、載人、持續、穩定、可操縱的重于空氣的飛行器。這是一項偉大的成就：它使得飛機終于發明成功，為人類征服天空揭開了新的一頁，也標志著航空飛機時代的來臨。

萊特兄弟的滑翔機設計和試驗時間并不長，但取得的成就已經遠遠超過了李林塔爾和其他一些人。取得這樣的成功，其原因在于他們的飛行器研究和試驗方法的科學性，很好的將理論和實踐結合氣起來。更為重要的是在技術路線上，他們把三大要素即升舉、推進和控制按重要性和難易程度區分開來。首先解決最關鍵的平衡與控制問題，然后是升舉問題，最后是動力推進問題。這種科學的研究方法也是他們取得最后成功的根本保證。

然而，萊特兄弟試飛成功的消息在美國新聞界反應冷淡。一方面他們的工作不大為一般人所知，他們的成就似乎來的太突然；另一方面，人們對蘭利在9天前飛行失敗的消息還記憶猶新，因此許多人把萊特兄弟試驗成功在任飛機的消息看作是謊言。德國一家雜志把這個消息看作是“兩個美國人的詐騙”。1904年1月6日，奧威爾·萊特寫信通告英國航空學會。這個曾登載過萊特兄弟的文章以及滑翔機飛行進展的學會會刊對他們的成就只是原則性的作了報道。而有的雜志干脆就否定萊特兄弟會試飛成功。

1907年春，萊特兄弟制造了一架新飛機。5月，威爾伯·萊特帶著這架飛機來到歐洲，談專利仿制事宜，但未取得任何結果。1907年12月23日，美國政府有意向準備同萊特兄弟或其他任何人簽訂制造一架飛機的合同。該合同規定，美國政府愿意提供25000美元資金，制造一架能裝載2人，總重160千克的飛機，該飛機能夠以64.4千米每小時的速度飛行125千米。美國眾多報紙雜志對美國國防部的舉動加以譏諷，認為他們頭腦發熱。1908年2月，美國國防部同意觀看萊特兄弟的飛行表演。3月，萊特兄弟與國防部終于達成制造萊特式飛機的協議。這樣，萊特兄弟決定分別在美國和歐洲進行公開飛行表演。

1908年8月8日，威爾伯·萊特駕駛新飛機在法國拉·芒斯附近一個賽馬場進行了歐洲的首次飛行表演，一下子是法國震驚了。原來抱有懷疑態度的法國報紙歡呼這次飛行是“應用科學史上最激動人心的事件”。法國的航空先驅者說：“和萊特兄弟相比，我們不過是嬰兒。”萊特兄弟的這架飛機翼展12.19米，機重360千克，發動機功率22.4千瓦，飛行速度在56-64千米/小時。8-12月份期間，威爾伯·萊特駕機飛行100多次，曾攜帶60名乘客一同升空。飛機能進行平穩的圓周、轉彎和8字機動飛行。最好的一次留空時間達到近2.5小時，創造了飛行高度120米的記錄。歐洲航空當時已有了明顯的進步，但和萊特兄弟相比差距很大。一位法國航空先驅者說：“我們被擊敗了。我們簡直像不存在一樣?！?

萊特兄弟的成就在歐洲和美國得到了廣泛的承認，他們成了全球矚目的英雄式人物。的確，他們的偉大發明預示了人類歷史的一場革命，是人類征服自然取得的又一項偉大勝利。

可以說李林塔爾因滑翔事故犧牲后，歐洲航空一度陷入困境。英國大科學家開爾文的聲明是許多科學家和航空探索者對飛機失去了信心。這兩件事對歐洲飛機的發展產生了極為不利的影響。其后好幾年，歐洲的航空研究領域極少有人問津。但是這個時期歐洲航空領域主要還有三個人還在艱苦的探索研制飛機。第一

個是奧地利的克萊斯；第二個是德國的卡爾·雅圖；第三個是英國的菲利普斯。他們雖然取得了一定成就，但距離飛行器研制成功還相差甚遠，而且產生的影響也不大。為歐洲航空事業的復興其主要作用的是法國三位航空先驅者。他們是菲爾伯、阿克迪康和埃斯諾·貝爾特利，而他們又直接受到了美國的查紐特和萊特兄弟的影響。

歐洲第一架飛機是桑托斯·杜蒙研制并試飛成功的動力飛機“捕獵鳥”它的誕生使世界航空形勢發生了重大變化。過去人們對萊特兄弟的成功還抱有很大懷疑?，F在，歐洲出現了自己的飛機，于是人們的觀念發生了變化，飛機不再是幻想和不可能的東西，它已經現實的擺在世人面前。由于桑托斯·杜蒙試驗成功動力飛機，并以他的聲望產生了很大影響，歐洲航空進入新的發展時期。已經進行過飛機研制的人加快了步伐，航空領域的新人不斷涌現，新型飛機接二連三的飛上了天空，性能迅速提高，很快就開始超越了萊特兄弟的水平。

可以說1907-1909年這段時間是飛機由幼年步入成年的關鍵時期。經過幾年的飛速發展，飛機已深入人心，航空理論已具雛形，發動機性能不斷的提高并且性能穩定。而后，經過各種航空競賽和越野飛行的嚴格考驗后，使用飛機終于達到了它的成熟期。

從1903年到1913年，飛機的實用價值似乎只是在體育和運動上，但實際上只是個表面現象。在各國飛機設計師、制造商、飛行家研制飛機并舉行飛行競賽、空中表演、收費空中游覽、各種飛行試驗的同時，飛機技術卻一直不斷的向前發展。10年的時間是短暫的，但是它的發展速度是驚人的。在這10年的發展中，飛機的應用價值和潛力得到充分的挖掘，其意義遠遠超過了飛艇。很快，第一次世界大戰的爆發將飛機匆忙的推向了歷史的舞臺。它以不再只是有趣的玩物，而成為人們廣泛使用的工具。

（三）民用飛機的歷史發展

航空技術在第一次世界大戰中獲得了迅速發展。雖然戰爭是航空技術得到普遍應用的最早領域，但是推動航空技術發展的最持久動力在于他在商業領域中的應用前景。在兩次世界大戰這段時間內，為航空技術在民用領域的發展提供了動力和機會。正是在這個時期，民用航空得到了第一次長足的發展。民用航空在兩次大戰間得到長足法扎的原因除了商業上的吸引力和時機已經成熟外，還有一點是因為一些政府看到飛機的軍事潛力而試圖通過發展民航來為軍事航空發展積蓄力量，這在德國表現的尤為明顯。無論如何，通過兩次大戰間20年的發展，航空技術真正確立了它在民用和軍用歷史舞臺的作用。

噴氣技術的誕生促進民用航空技術新時代的到來。新式的噴氣式客機的出現是我們這個星球變小了，人們真正可以做到在紐約吃早飯到倫敦吃午飯。飛機雖未使汽車、火車和輪船變得過時，但它已是現代文明不可缺少的交通工具。在現代民航飛機領域中美國到目前為止仍占有統治地位，其中又以波音公司最為顯赫。但歐洲的空中客車公司正對美國飛機制造廠商構成威脅。超聲速客機雖然速度上有巨大優勢，但是它的發展幾經周折，前景尚不明朗。

早在1925年，福特汽車公司的飛機制造部推出了現代客機的雛形——全金屬、三發的福特型客機。航程912千米，速度為170千米/小時。但福特型科技不具有流線型外觀，機艙內部也很狹窄。

1930年，波音公司開始研制全金屬客機。這就是航空史上著名的播音247型客機。該飛機是第一架真正具有現代意義的飛機。它具有全金屬結構和流線型外觀，起落架可以收放，才有下單翼結構。機上裝有兩臺功率為410千瓦的發動

機，巡航速度248千米/時，航程7766千米，載客10人，并可裝載181千克郵件。機上座位舒適，配有洗手間，還有一名空中小姐。

播音247于1933年首次試飛成功。由于機上乘坐條件大大改善，且速度較一般客機提高了幾十千米/時，所以很受航空公司歡迎。僅聯合航空公司一家就訂購了60架，價值400萬美元。這是當時世界上最大的一筆客機交易，它使波音公司的生產線在一年內都處于飽和狀態，無暇應付其他航空公司訂貨。這一點后來證明是災難性的，它引出了一個強大的競爭對手DC系列飛機。

1932年8月2日，道格拉斯公司總裁D．Ｗ．道格拉斯收到了環球航空公司的招標信。信中對新客機的設計提出了要求：全金屬結構；裝三個發動機；載客12人；航程1600千米；飛行速度在230-250千米/時之間，裝有最先進的電子設備。當時的道格拉斯公司規模并不大，由于缺少訂貨財政上處于危急時刻，環球公司的招標信無疑是雪中送炭。道格拉斯迅速召集助手們研究新飛機的設計方案，他們根據播音247的設計提出了一個新的方案。新方案與播音247類似，只裝有兩臺發動機，外形是流線型，起落架可以收放，其他指標與環球公司的要求一致。顯然這架飛機如果成功將超過播音247。但是環球公司對雙發方案表示懷疑，于是提出了一個十分苛刻的條件：新飛機應能在環球公司的所有機場上用一個發動機起飛。道格拉斯公司接受了。1933年6月22日，新飛機的樣機裝配完畢，命名為DC-1，從7月1日開始進行了為期6個月的試飛并取得單發試飛的成功。DC-1取得了巨大的成功。往后，DC系列都是按照航空公司的要求研制成功。

波音公司自“波音707”客機之后又依次推出了一系列噴氣式客機，領導著干線客機的潮流。

1967年1月13日，麥克唐納公司買下了道格拉斯公司的30萬股，宣布兼并道格拉斯公司，這就是后來的麥克唐納·道格拉斯公司，簡稱麥道公司。

在干線客機領域，90年代最引人矚目的事件之一是第五代噴氣式客機的研制。第五代噴氣式客機主要型號有美國“波音777”，麥道“MD-11”，歐洲“A330/A340”和俄羅斯的“圖-96”等。這一代飛機設計上除增加載客量、提高適應性外，繼續探索降低油耗，提高經濟性。

第二次世界大戰以后，除了東歐和蘇聯外，世界干線客機市場幾乎都由美國廠商壟斷。20世紀70年代，英國、法國、前西德和西班牙組成了空中客車公司，生產干線客機。在與美國廠商的競爭中，空中客車公司取得了巨大的成功，從而形成了與波音公司和麥道公司相抗衡的三足鼎立的局面?？罩锌蛙嚬镜某晒κ俏鳉W各國航空工業合作的結果。歐洲空中客車工業公司從無到有，經歷了30多年的風風雨雨，能夠發展到今天的實力，原因是多方面的。其中最主要的是西歐各國采取了以合作代替競爭的戰略，集中了各國有限的人力、物力和技術力量，是西歐的航空工業的優勢得以充分的發揮出來。

二、現代制造技術的特點

飛機制造技術及其模式是隨著一個國家的科學與技術的進步而不斷發展的，社會的要求和市場的競爭也推動著飛機制造技術的不斷改進。

談到制造，我們首先應知道飛機研制工作的一般過程。在航空技術高度發達的今天，要研制一種新型飛機，從設計方案的提出、試制生產到投入使用，一般要經過幾年甚至幾十年的時間，這是一個很復雜的過程。簡單歸納起來，飛機研制工作的一般過程大致有以下幾個階段：概念性設計階段、初步設計階段、詳細

設計階段。

概念性設計階段的任務是根據飛機的設計要求，對所有設計的飛機進行全面的構思，形成粗略的關于飛機設計方案的基本概念，并草擬一個或幾個能滿足設計要求的初步設計方案。具體的工作內容主要包括：初步選定飛機的形式，進行氣動外形布局；初步選擇飛機的主要基本參數；選定發動機和主要的機載設備；初步選擇各主要部件的主要幾何參數；粗略繪制飛機的三視草圖；初步考慮飛機的總體布置方案，并進行初步的性能估算，檢查其是否符合飛機設計要求所給定的性能指標，然后對所擬定的初步方案進行修改整理，并進行專門的評比的論證，選定最合理的方案，經主管部門批準后，繼續進行下一階段的設計工作。

初步設計階段的任務是對前面草擬的飛機設計方案進行修改和補充，使其進一步的明確和具體化，最終給出完整的飛機總體設計方案。這一階段的主要工作包括：修改、補充和完善飛機的幾何外形設計，給出完整的飛機三視圖和理論外形；全面布置安排各種機載設備、各個系統和有效載荷；初步布置飛機結構的承力系統和主要承力構件；進行較為詳細的重量計算和重心定位；進行比較精確的氣動性能計算和操縱性、穩定性的計算；給出詳細的飛機總體布置圖。在此設計階段，通常還要對飛機及各系統進行一系列的試驗研究工作；制造吹風模型并進行大量的吹風試驗。有時還需要制造全尺寸的樣機，用于協調各系統的內部裝載布置。這個階段的工作需要各部門的參加和配合，協調解決在設計中所遇到的各種技術問題。

詳細設計階段的工作主要是進行飛機的結構設計，包括部件設計和零構件設計。設計完成后，要給出飛機各個部件和各個系統的總圖、裝配圖、零件圖，以及詳細的重量計算和強度計算報告。此階段的工作量很大，而且還要進行許多試驗，包括靜強度試驗、動強度試驗、壽命試驗合格系統的地面臺架試驗等。

如上所述，飛機的研制工作主要如下特點。首先，飛機的研制工作必須具有創造性。假如飛機研制方案沒有創新和特色，那么飛機的研制工作也就從根本上失去了意義。不能指望在落后的設計方案基礎上，研制出先進的飛機來。特別是在世界航空領域存在激烈競爭的今天，飛機設計工作中的創造性顯得尤為重要。但是。從另一方面來看，由于現代飛機設計是一個復雜的系統工程，與普通的工程設計的創造過程不同，僅靠作者的熱情和豐富的想象力是不行的，必須要有先進的科學技術和強大的工業基礎作后盾，才能保證創造的成功，也就是說，在飛機研制過程中，應該設法避免創新的盲目性，盡量減少因無根據的決策而帶來的風險。因此，在研制中所采用的各種新技術都要經過預先研究，或者在設計過程中廣泛進行試驗驗證。其次，在整個飛機的研制過程中，各設計階段之間要進行反復迭代，逐漸逼近的過程。并且該過程在總體方案設計階段尤為明顯。飛機設計工作之所以具有這種特點，是有飛機設計要求的多樣性和矛盾性所造成的。對一架飛機各方面的設計非常多，無論在飛行、使用和維護性能方面，還是在安全性、經濟性以及軍用飛機的作戰性能等方面，都有一系列的具體要求，而各種要求之間往往是互相矛盾的。許多因素互相影響，有些因素則是互為因果，這就造成了飛機總體方案設計工作需要反復迭代的基本原因。再次，研制成功的飛機是多種專業綜合并協調的最終結果?，F代飛機的構造很復雜，機載設備的種類和所占比例不多增加，是飛機設計工作涉及空氣動力、結構強度、航空發動機、自動控制、電子技術、航空材料和先進制造工藝等多種專業技術領域，且需要眾多的各類專業技術人員參加。因此，現代飛機設計實際是一種依靠集體智慧進行創造的工作，需要各專業之間的分工、合作和密切配合，特別要注意對各方面進行綜

合與協調。

以上是對飛機的設計工作的簡要概述，在了解設計工作的工程和特點后，我們進入到飛機制造的環節。下面，我們首先應了解飛機制造技術的特殊要求。

由于飛機在空中高速飛行，空運人員、物資或空中作戰這些使用特點，使得它與在地面上使用的一般機械不同。既要求飛機結構絕對安全可靠，又要求它結構輕巧，不能有超過使用強度要求的多余重量，還要求機體外形符合空氣動力學原理，使飛行中的升力和阻力比達到最大，升力和重力比達到最小。因此，飛機結構不但尺寸大，外形復雜，而且其機體結構主要是有大量形狀復雜、連接面多、工藝剛性小以及在加工和裝配過程中都會產生變形的鈑金件或非金屬薄壁零件組成的薄殼結構，這就決定了他有對制造工程與一般機械制造不同的特殊要求。這些特殊要求主要包括三點。第一，要制作實物模型樣機。第二，飛機外形嚴格的啟動要求和結構的互換協調。第三，要嚴格控制飛機的結構重量。

下面詳細介紹一下飛機制造的基本方法及其特點。飛機制造的主要環節是飛機的裝配。飛機裝配過程就是將大量的飛機零件按圖紙、技術條件進行組合、連接的過程。由于飛機結構復雜，零件及連接件數量又多，且大多數零件在自身重量下剛度較小，而組合成的外形又有嚴格的技術要求，故飛機裝配除有一般的機械產品裝配的共同原理外，還有一些有別于其他行業的制造特點。

在飛機制造中，由于飛機結構上的特點，除了那些形狀規則、剛性好的機械加工零件外，大多數的零件，特別是那些形狀復雜、尺寸大、剛性小的鈑金零件，都必須用體現零件尺寸和形狀的專用工藝裝備來制造，以保證其形狀及尺寸的準確度。其裝配過程也與一般機械制造不同。為了將那些形狀復雜、尺寸大、剛性小、易變形的零件裝配成形狀和尺寸符合設計準確度要求的產品，不但需要采用體現產品尺寸和形狀的專用裝配型架對產品進行裝配，而且不能在一個工作地，在一臺裝配型架上完成對整個機體的裝配工作，需要將其劃分為許多較小而簡單的板件和組件。除飛機機體按設計分離面劃分為部件、段件和組件外，為了生產上的需要，再將部件進一步劃分為段件，將段件進一步劃分為板件和組件。例如機身、機翼的壁板、框、翼肋、梁、機身下部、機翼的緣、翼尖等。這些板件、段件或組件之間一般采用不可拆卸的連接，它們的分離面稱為工藝分離面。

對于飛機結構的劃分，其重要意義不僅表現在需要綜合考慮結構、使用和生產上的要求，而且由于劃分的結果必然會涉及強度、重量和氣動方面的問題，因此，在決定劃分方案時，必須綜合研究上述各方面的因素，分析矛盾的各個方面，以求的合理的結構劃分方案。

對于飛機結構上已具備的工藝分離面，在生產中是否加以利用，記在生產上是否按此分離面將工件分散裝配，取決于綜合的技術經濟分析結果。例如。在機翼裝配時，如果結構上前、后梁處出現工藝分離面，那么當產量大時，可將前、后兩段分別在兩個裝配型架上裝配，然后在機翼總裝型架上將此兩段與機翼中段的板件和翼肋等裝配成機翼。當在試造和產量小時，為減少裝配夾具及型架的品種和數量，各段的裝配都在機翼總裝型架上完成，無需分段裝配。換言之，結構上固然有工藝分離面，但考慮到具體的生產情況，也可以不加利用。

對于飛機裝配準確度也是有要求的。大致分為以下幾種要求。包括部件氣動力外形準確度，部件內部結構件準確度，結構件間配合準確度，部件功能性準確度和部件間相對位置準確度。部件氣動力外形準確度的主要內容是外形型值要求、外形波紋度要求和表面平滑度要求。部件內部結構件準確度主要是基準軸線位置要求。結構件間配合準確度的主要內容有不可卸零件間配合要求、叉耳式對

接接頭配合要求和圍框式對接接頭配合要求。部件功能性準確度包括重量、重心、重量平衡、清潔度、密封性、接觸電阻、表面保護、操縱性等。部件間相對位置準確度包括機翼、尾翼位置要求和操縱面位置要求。

與保證一般機械產品裝配準確度相比，保證飛機裝配準確度的難點是：一般機械產品零件的剛度大，連接產生的變形小，故裝配準確度主要取決于零件的制造準確度。根據尺寸鏈理論，其裝配誤差由零件的制造誤差累積而成。而飛機零件大多為鈑金零件和薄壁機械加工件，一般剛度較小，所以，飛機裝配由大量剛度較小的零件在空間組合、連接的結果；故飛機裝配準確度在很大程度上取決于裝配型架和夾具準確度。此外，在飛機裝配中還有定位和連接產生的應力和變形，裝配件從裝配型架上取下后還要產生變形等。因此，在飛機制造中要采取一定的方法和措施，以保證飛機裝配的準確度。

談到準確度，我不得不談一下制造準確度和協調準確度這兩個概念。什么是制造準確度？飛機零件、組合件或部件的制造準確度是指產品的實際尺寸和圖紙上所規定的名義尺寸相符合的程度。符合程度越高，制造準確度越高。而協調準確度是另外一個概念，它是指兩個飛機零件、組合件或部件之間相配合部位的實際幾何形狀和尺寸相符合的程度，這種符合的程度越高，協調準確度就越高。可見，為保證裝配工件的順利進行，有共同協調尺寸的各個工藝裝備之間必須是相互協調的。在生產實踐中，往往由于尺寸和形狀不協調，延誤了裝配進度。故在制定工藝總方案時，對協調問題應予以高度重視。

為了提高飛機的裝配準確度，我們在飛機裝配中常用以下幾種補償方法。一是修配，二是裝配后精加工，三是結構補償。修配方法大多是手工操作。在相互修配時，要反復試裝和修合，工作量比較大。在成批生產中，應盡量少用修配方法。裝配后精加工是工件裝配后在專用設備上對其單獨的依據樣板、鉆模或靠模進一步加工。在精加工后，工件具有互換性。利用結構補償可以降低對部件裝配的準確度要求，部件間相對位置的準確度可通過調整來達到。為了使裝配工作能夠順利進行，在結構設計時，應盡量減少復雜的協調關系。因此，合理使用結構補償件和設計中采用工藝補償方法，是保證產品質量和互換協調的有效方法。

以上就是飛機制造技術涉及的相關概念和現代飛機制造技術區別于傳統制造技術的特點及特殊的工藝要求。

三、結論與討論

以上簡要的介紹了飛機的發展史和現代飛機制造技術的特點。飛機的發展史我之所以將其早期發展進行了詳細的陳述的原因是，我認為我們不能只從萊特兄弟的成就開始看待飛機的發展，因為在萊特兄弟以前還是有許多航空先驅的努力才有了萊特兄弟的成就。他們默默無聞的領導了萊特兄弟的成功，貢獻是不可忽略的。我們應從最根本來看待飛機的發展歷程，而后的發展和乃至現在的各飛機制造商是飛機誕生以后的必然趨勢。至于現代制造技術方面，我主要談到了飛機的研制過程是因為，沒有研制談不上制造，研制是制造之父，而制造的各項特殊要求也是根據研制而來的，所以，應該通過理解最根本的過程才能談到延伸的技術要求等等。