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【航空航天】沈飞民机:争当大型民机复合材料创新应用先锋

   日期:2022-08-12     来源:沈阳发布    浏览:198    评论:0    
核心提示: 在2021年度辽宁省科学技术奖获奖名单中,荣获科技进步一等奖的大型民用飞机复合材料机体部件装配自动化技术项目,因大型民用飞
   在2021年度辽宁省科学技术奖获奖名单中,荣获科技进步一等奖的“大型民用飞机复合材料机体部件装配自动化技术”项目,因大型民用飞机、复合材料、自动化等字眼而格外引人注目。8月9日,在中航沈飞民用飞机有限责任公司(以下简称沈飞民机)A04厂房,该项目团队主要负责人之一、沈飞民机副总工艺师贾晓亮说:“面对市场竞争和国外的技术封锁,我国民机制造必须自立自强。通过技术创新,我们实现了大型民用飞机复合材料机体部件装配自动化技术‘从0到1’的突破。”
 
  攻关难点丨以自动化给出解决方案
 
  沈飞民机A04厂房内,两条生产线正“严阵以待”。这是沈飞民机历时10年打造的国产C919大型客机机体部件装配自动化生产线,C919垂直尾翼和后机身就出自这两条生产线。目前,沈飞民机已经交付各部段产品37架份,实现产值7.8亿元。
 
  C919垂直尾翼和后机身采用复合材料结构,装配的难度极大。以杨五兵、贾晓亮、王超等人为主的项目团队从5个方向开展自主研发,解决了20个专项问题,突破了全三维工艺设计技术,独创了主副型架对接结构工装及装配方法,掌握了复合材料和金属混杂夹层制孔工艺参数,在国内首次成功使用碳纤维牺牲层控深铣切方法加工翼身对接面。形成了自主可控的装配自动化技术,大大提高了装配效率,提升了装配质量。
 
  “技术攻关的难点很多,主要在复合材料机体构件装配精度要求高,协调难度大;复合材料制孔过程中极易出现分层、劈裂、过烧等问题,加工难度非常大;翼身对接位置的牺牲层铣切加工精度要求非常高。每个环节出现问题就会导致整个机体结构报废,对制造准确度、装配协调性有着极高的要求。”贾晓亮告诉记者,团队进行了面向复合材料结构的装配协调方法的攻关,突破了自动化制孔技术,采用自动化技术开展全流程的自动定位、加工、对接,实现了零部件的自动安装和自动运输,自动化程度达到60%以上,结束了以往纯手工的复合材料机体结构装配历史。
 
  贡献亮点丨新技术被客户广泛借鉴
 
  设计飞机壁板与飞机骨架自动对接方案的过程令项目团队记忆犹新。贾晓亮说:“大多数情况下,飞机壁板都是在理论位置与飞机骨架对接。因为复合材料零件整体化程度高,按照传统方法对接势必会在部件中间产生较大的间隙,只能在每个间隙位置人工加入垫片进行补偿。我们觉得这样做,就失去了自动对接的意义。”
 
  项目团队自行摸索,一遍遍进行模拟仿真,开展了大量的试验,最终设计出一套独特的主副型架对接方案,配合自主设计的自调整可伸缩吸盘结构,取得了对接过程中壁板与骨架贴合间隙最小化的效果,间隙精度达到0.2毫米。这项新技术处于国内领先水平,也是国内首次采用。在首架C919大型客机进行对接验证时,沈飞民机交付的机体构件所有贴合间隙全部满足图纸要求,不用再单独加垫。“我们成功了,在这一点上实现了技术超越,每名参研人员都十分激动。这是一项引以为傲的技术亮点,被我们的客户广泛借鉴。”贾晓亮说。
 
  抓牢热点丨做优做强复材构件装配
 
  沈飞民机打造的C919垂直尾翼的翼展为7米,后机身的直径为3米。这种大尺寸的复合材料机体构件在国内民机领域属于首次应用。贾晓亮介绍,航空制造业飞机机体结构部件材料中,复合材料占比逐步增大。此前的一些支线客机复合材料占比在8%左右,C919大型客机达到12%,未来研发的CR929大型客机的复合材料用料占比将达到50%以上。
 
  “大型飞机机体结构使用复合材料的比例大幅加大,对沈飞民机来说是发展的机遇。我们承接C919垂直尾翼和后机身,是主要采用复合材料制备的部段。我们拥有先进的装配自动化技术,有着装配全流程的经验,有能力向承接复合材料机身装配等方向拓展。”贾晓亮认为,未来航空制造业发展,复合材料、自动化、智能化是不可逆的趋势。沈飞民机项目团队在逐渐提高装配自动化程度的同时,要深入探索智能制造赋能装配自动化,争当大型民机复合材料创新应用的先锋。
 
 
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