飛機制造關鍵技術探析

2024年3月28日發(作者：下次開船港讀后感)

飛機制造關鍵技術探析

摘要：近年來，中國許多飛機制造企業開始進入大飛機設計領域，以尋求更

大的發展。中國航空領域的飛機數量和種類越來越多，很多已經處于飽和狀態，

因此大飛機設計制造領域的需求空間很大。本文論述大飛機制造過程中的關鍵技

術，僅供參考。

關鍵詞： 飛機制造；關鍵技術

引言

大飛機的數字化制造是一項非常復雜的系統工程。主要關鍵技術包括大型飛

機復雜鈦合金零件制造技術、三維數字化制造應用技術、脈沖線制造技術等。通

過這些關鍵技術，可以使大飛機數字化制造的各個環節高效順暢地進行，從而保

證大飛機的研制生產周期短、質量高、成本低。對關鍵技術進行了總結和分析，

指出了關鍵技術的關鍵點，為更好地進行大飛機數字化制造提供了參考。

1 大飛機復雜鈦合金零件制造技術

大型飛機復雜鈦合金零件的制造技術幾乎是所有飛機制造業的關鍵。對于大

飛機來說，因為對強度和潛在腐蝕的要求更高，所以大飛機的鈦合金零件通常比

普通飛機多。比如大飛機的關鍵翼肋、懸掛件等關鍵部位，必須使用強度更好、

重量更輕的鈦合金。由于鈦合金的材料成本非常昂貴，加工鈦合金零件時技術要

求和規格更高。肋骨、吊架等關鍵部位的鈦合金零件，由于外形十分復雜，零件

成型困難，通常鈦合金的加工成型的方法主要有模鍛、自由鍛等傳統的材料成型

方法，也有采用激光成型的現代加工手段。在鈦合金零部件的成型過程中，自由

鍛材料的利用率相對較低，增加了材料的損耗，而且加工周期較長；采用模鍛的

材料加工成型的成本較高，材料成型的成本相對比自由鍛高，材料的利用率也比

自由鍛高；激光成型在加工周期和材料利用率、鈦合金材料的損耗上都比傳統的

模鍛、自由鍛有較大的優勢，但激光成型的零部件的力學性能不如傳統的鍛造加

工穩定。因此在大飛機制造的過程中，在加工鈦合金零部件時，要充分掌握自由

鍛、模鍛、激光成型三種加工方法的優劣，綜合考慮大飛機制造的工期要求、飛

行力學性能要求、成本控制要求等采用適合的鈦合金零部件成型方法。

2三維數字化制造應用技術

（1）三維數字化制造技術是飛機制造的關鍵技術。利用計算機建立三維數

字集成模型，可以為飛機制造提供準確的數據信息。這種設計應用技術有利于提

高飛機設計效率，突破傳統二維工程制圖模式的局限，實現飛機制造技術的變革。

通過MBD技術模式的應用，實現了飛機生成階段和制造階段的變革。在三維數字

化制造過程中，通過計算機及相關軟件的應用，工人為飛機構建三維建模系統，

構建出協調性強的三維數字樣機。工作人員在標準化工藝設計規范的指導下，利

用三維實體模型開展飛機制造的三維工藝工作，其實現了對傳統三維實體制造模

型的突破，進行新型產品裝配工藝及零件加工工藝的應用，實現了裝配工藝的數

字化流程，進行了數字化裝配工藝模型的建立。通過對數字化裝配環境的模擬，

實現飛機制造環節的數字化模擬仿真。在飛機產品實物裝配前，進行工藝活動的

虛擬裝配驗證，實現工藝過程中的精細化操作，滿足現代化飛機制造工作的要求。

（2）工作人員通過對數字化裝配工藝模擬仿真模式的應用，實現對計算機動態

制造數據的掌握，實現了對飛機制造三維工藝的高效率圖解，實現了三維數字化

工藝數據體系的健全。通過對PLM系統的應用，實現對飛機制造工藝數據、裝配

數據等的及時性調控及掌握，實現產品工程設計模塊、工藝設計模塊、裝配模塊

等的協調。通過對MBD技術的應用，實現了飛機制造的數字化生產，通過使用數

字表格，對產品進行詳細描述，并根據飛機制造的相關技術規范進行數據管理。

飛機制造零件的屬性比較復雜。為了保證飛機制造數據信息管理的科學性、規范

性和高效性，需要滿足不同數據信息的需求，實現飛機數字化制造系統的完善，

保證其內部工作流程的協調。在飛機三維數字化制造環境下，通過工藝設計和仿

真技術的配合，可以實現數字化飛機制造系統的完善。在此過程中，應以三維數

字化樣機作為設備應用的基礎，遵循工藝數字化制造技術的一般規律，實現整體

制造體系的健全，實現其內部各個工作環節的協調，確保不同工作工藝模塊、仿

真結構模塊等的協調性，做好飛機制造工藝技術裝備的設計及仿真工作，實現飛

機制造技術裝備體系的健全，實現其自動化及智能化發展。（3）通過對三維關

聯技術及在線技術的應用，可以實現飛機產品及工藝產品的制造，在制造工藝選

擇模塊，要將協調技術作為重要的技術類型，滿足現階段飛機制造工藝裝備工作

要求，實現飛機制造三維數字化設計效益的提升，確保飛機設計及制造模塊的準

確性及高效性。通過對MBD三維工藝技術的開展，可以實現不同飛機類型的數字

化制造，這需要做好三維數字圖形的轉換和識別，實現三維設計數字模型模塊、

工藝數字模型模塊、工藝檢驗模塊等的協調。建立和完善PDM 3D檢驗數字模

型系統，實現數字樣機和工藝數字樣機儀器的有效利用，保證數字化飛機制造檢

驗數據庫系統的完善，建立和完善相關質量管理體系，建立飛機質量檔案。

3脈動線制造技術

對于飛機制造業來說，長期以來一直采用傳統的固定工位裝配模式。在這種

模式下，人、設備、零件按要求分配到固定的工位，帶來管理上的困難，也容易

導致混亂。這種模式帶來了產品交付周期長、產品質量難以控制等諸多問題。移

動裝配線已成功應用于汽車行業，旨在縮短交貨周期、提高產品質量、刺激上游

生產、降低制造成本和提高資源利用率。將這種思想應用到飛機制造中，同時考

慮到飛機小批量的問題，采用間歇式脈沖生產線生產飛機，保證大飛機生產的質

量和效率 。飛機脈動生產線技術包括根據裝配流程及工藝布局確定站位和各站

位工作量、節拍及人員配置，保障飛機交付速率；結合廠房實際情況合理規劃工

藝布局，定置產品、器具、物料及人員，保障飛機裝配生產線流動控制，方便現

場生產管理；制定嚴格的計劃管控體系，并在生產現場實施看板可視化管理，有

效監控現場生產流程；建立零件、標準件、成品件等物料的配送制度，并配置合

理數量的物流配送車及零組件存放托架，滿足生產線的保障需求；培養每位員工

的質量意識，并將質量監控貫穿于每一工序之中，由過程質量控制來保證產品最

終質量。西飛總裝廠在某型機脈動生產線采用脈動生產線，速率提升 83%，故障

率降低85%，加班率減少97% 。脈動生產線是大飛機生產的關鍵技術，脈動線的

前期設計和建設非常重要，是生產線正常運行的基礎。飛機裝配的零部件供應商

很多，渠道復雜，不僅有我廠制造的零部件，還有其他大企業、小企業、科研院

所的產品。由于零部件供應渠道單一或零部件生產原材料供應不穩定等諸多因素

使得飛機總裝的管理變得復雜，因此脈線的信息管控系統是脈線有效運行的關鍵，

與之相匹配的行政手段同樣重要。

結束語

總之，在大飛機制造過程中，復合材料的設計、復雜鈦合金零件的加工成型、

裝配技術是大飛機制造的關鍵技術。在大飛機的研制過程中，要注重關鍵技術的

研究和應用，通過實驗最終轉化為自己的核心技術，最終實現中國大飛機翱翔藍

天的夢想。

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