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專訪中國商飛公司制造總師姜麗萍：C919如何攻克五大技術(shù)難題
3月24日，中國商飛C919大型客機(jī)第二架機(jī)迎來了進(jìn)入2018新春第一次飛行，成功執(zhí)行一架次試飛。自去年5月C919大型客機(jī)成功首飛以來，兩架飛機(jī)已試飛共計(jì)23架次。
工作中的姜麗萍 (左二)
在此次試飛的前一日，中國商飛上海飛機(jī)制造有限公司牽頭完成的《大型客機(jī)機(jī)體數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及集成應(yīng)用》項(xiàng)目，在2017年度上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上榮獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
一架大型商用客機(jī)由數(shù)以百萬計(jì)的零部件組成，涉及飛控、液壓、電氣、航電、動(dòng)力燃油及環(huán)控等數(shù)十個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。無論是飛機(jī)研發(fā)、制造，還是項(xiàng)目管理、質(zhì)量管理，大飛機(jī)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開參與人員對(duì)質(zhì)量精益求精的追求。
飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)剛性弱、易變形，多數(shù)疲勞裂紋發(fā)生在裝配連接處，機(jī)體裝配占制造總周期的近一半，是確保飛機(jī)安全的前提和基礎(chǔ)。此次的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目就是科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)裝配中的五道技術(shù)難題逐一擊破后獲得的嘉獎(jiǎng)。
3月底，中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司制造總師、上海飛機(jī)制造有限公司總工程師姜麗萍接受《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者專訪時(shí)說，關(guān)鍵工藝技術(shù)的自主攻關(guān)是C919的必由之路，一定要掌握在中國人手上。
如何攻破C919裝配的五大難題
中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司(下稱“中國商飛”)總裝制造中心浦東基地，是國內(nèi)最大、最先進(jìn)的民用飛機(jī)總裝制造基地。在這兒成長(zhǎng)起來的姜麗萍是中國第一位飛機(jī)制造廠女性總工程師。
2003 年1 月，姜麗萍擔(dān)任上海飛機(jī)制造廠總工程師，負(fù)責(zé)ARJ21 新支線飛機(jī)項(xiàng)目。2004 年11 月，她被任命為ARJ21 新支線飛機(jī)項(xiàng)目總工程師，創(chuàng)下了年齡最小的項(xiàng)目女總工程師紀(jì)錄。中國商飛成立后，上海飛機(jī)制造廠更名為上海飛機(jī)制造有限公司(下稱“上飛公司”)，成為中國商飛六大中心之一的總裝制造中心。
在蔣麗萍看來，從運(yùn)10 到MD82/83/90，再到ARJ21、C919，上飛公司的制造能力已經(jīng)有了明顯提升。 “關(guān)鍵工藝技術(shù)的自主攻關(guān)是C919的必由之路，一定要掌握在中國人手上，不是依靠外界。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度上來說，未來還有很大的擴(kuò)展空間�！苯惼紝�(duì)《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者說。
C919機(jī)體尺寸大，全機(jī)長(zhǎng)38.9米，翼展35.8米，高11.95米。6萬余個(gè)零件，百萬個(gè)連接件，不能有絲毫馬虎。姜麗萍告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者，一直以來， C919 大型客機(jī)的裝配存在五大難題：
其一，C919飛機(jī)需組裝數(shù)萬個(gè)零件。零件制造偏差如果向部件、全機(jī)累積，最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題。公差合理分配、偏差控制非常困難。
其二，C919 采用復(fù)合材料和鋁鋰合金等新型輕質(zhì)材料，飛機(jī)裝配需制孔百萬個(gè)，復(fù)合材料易產(chǎn)生劈裂、毛刺、分層等質(zhì)量問題，鋁鋰合金易產(chǎn)生微裂紋，導(dǎo)致疲勞壽命低，裝配制孔工藝很難。
其三， C919 設(shè)計(jì)服役周期為 80000 飛行小時(shí)/25個(gè)日歷年，同等疲勞壽命下，鋁鋰合金鉚釘干涉量?jī)H為傳統(tǒng)鋁合金的1/6，精確控制難。
其四，C919 機(jī)體尺寸大，其大部件對(duì)接過程中，跨尺度測(cè)量精度難保證。此外，飛機(jī)外殼蒙皮厚度薄，裝配易變形，大尺寸部件對(duì)接困難。
其五，C919 已有 815 架訂單，要求低成本、高效率、高質(zhì)量制造，裝配線集成開發(fā)難，且需解決多產(chǎn)品混線生產(chǎn)等問題。
12項(xiàng)裝配專利為C919保駕護(hù)航
通用設(shè)備可以進(jìn)口，但裝配工藝與集成技術(shù)無法引進(jìn)，面對(duì)諸多挑戰(zhàn)， “關(guān)鍵工藝技術(shù)的自主攻關(guān)是必由之路”成為商飛人的共識(shí)。
2013年12月，裝配線建設(shè)開工，在“摸著石頭過河”的過程中，姜麗萍和團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)接過程快速測(cè)量和分析，使得十幾米范圍內(nèi)的測(cè)量精度達(dá)到了一根頭發(fā)絲的直徑，大大降低了對(duì)接時(shí)長(zhǎng)。
姜麗萍介紹，近年來，在國家大型飛機(jī)重大專項(xiàng)、“973計(jì)劃”、“863計(jì)劃”等項(xiàng)目支持下，上飛公司與上海交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)合作，開展了一系列機(jī)體裝配工藝方面的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，部分成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平�！袄�，飛機(jī)外殼的蒙皮厚度僅為2毫米，用手指摁一下就會(huì)變形。為了將這種柔性材料與剛性材料安全地結(jié)合在一起，科研團(tuán)隊(duì)提出了剛?cè)峄旌辖Y(jié)構(gòu)裝配偏差分析方法，并開發(fā)出數(shù)字化裝配偏差仿真分析系統(tǒng)，有效降低了裝配誤差。”姜麗萍介紹，數(shù)字化測(cè)量、智能鉆鉚、智能監(jiān)控也陸續(xù)被運(yùn)用于生產(chǎn)線，提高了裝配效率。
此外，由于C919 大量采用復(fù)合材料和鋁鋰合金等新型輕質(zhì)材料，給制孔工藝帶來很大挑戰(zhàn)。姜麗萍稱，上飛公司建立了復(fù)合材料制孔質(zhì)量穩(wěn)定性控制體系，并提出無墊板支撐制孔方法，研制出新型偏心螺旋銑孔裝置。經(jīng)過質(zhì)量管理和技術(shù)創(chuàng)新“雙管齊下”，C919的制孔合格率達(dá)到了100%。
在近5年的研發(fā)之路上，姜麗萍及其團(tuán)隊(duì)共被授權(quán)國內(nèi)發(fā)明專利12項(xiàng)、軟件著作權(quán)2項(xiàng)，建立行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10份�！绊�(xiàng)目總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中裝配偏差剛?cè)峄旌戏治龅燃夹g(shù)國際領(lǐng)先，研制的裝配線主要技術(shù)參數(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平�！苯惼颊f，這是國內(nèi)首條民機(jī)機(jī)身柔性、高精度、自動(dòng)化裝配線，C919大型客機(jī)101架次、102架次都是從這條裝配線上誕生的。
姜麗萍告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者，裝配線完工后，我國有了首套民航局適航部門認(rèn)可的民機(jī)工藝規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了裝配過程所采用的設(shè)備、工藝參數(shù)、過程控制方法、質(zhì)量檢測(cè)方法、人員資質(zhì)等要求，已成為我國民機(jī)機(jī)體裝配的制造依據(jù)�！拔覀�?yōu)镃919設(shè)計(jì)的服役周期為8萬個(gè)飛行小時(shí)，25個(gè)日歷年，高于國際民航客機(jī)標(biāo)準(zhǔn)�！�
姜麗萍說，C919的名字里帶有一個(gè)“C”。長(zhǎng)期以來，全球的民航天空，基本上是由空客(Airbus)和波音(Boeing)兩大飛機(jī)巨頭壟斷。中國大飛機(jī)的成功首飛，意味著世界的天空將開啟由空客、波音和中國商飛構(gòu)成的全球民機(jī)ABC新格局。
《中國經(jīng)濟(jì)周刊》 記者 宋杰 | 上海報(bào)道 (本文刊發(fā)于《中國經(jīng)濟(jì)周刊》2018年第15期)
