飞机制造涉及到多少领域?大飞机是一个平台,可以验证各种理论和技术。
飞机的研制以基础科学和技术科学为基础,集中应用了 20 世纪许多工程技术的最新成就,其中最直接的有空气动力学、热力学、结构力学、弹性力学等基础科学和冶金学、电子学、材料学、喷气推进、自动控制、计算机、制造工艺等技术科学。进入 80 年代以来,微电子、激光、仿真和计算机集成制造等高新技术又被飞机制造业广泛采用。近一二十年以来,飞机在气动布局、结构与强度、推进系统、飞行性能与飞机控制、飞行安全、作战效能以及可靠性等方面的不断发展和进步,正是综合吸取了现代科学技术的成果,所以有人很恰当地将飞机称为“现代科技与现代工业之花”。
问题其实就出在如此多的跨学科的技术的发展,都需要一个大平台集合,并且验证这个技术。
举一个例子,你有一个天才的构想,想设计一个高端大气上档次,装修非常豪华的房子。
甚至各种技法你都想好,配设都有眉目,并且也不缺钱。但是你没有一套房子。没有房子,你怎么办?没有给你发挥的平台啊!
你的各种理念怎么呈现,甚至突破性的各种巧妙的设计,创新怎么延展,并且让观众,家人看到,原来你还有这个能力。
这就是一个复杂产品平台的意义。
延伸一点说,这也是为什么不好大型企业,产品研发出来后,即使有一些研发高层走了,甚至时代更迭,一些新的员工进来的时候,你可以上手去做这个产品继续的研发工作。
因为有研发平台,这个平台,就是经过了验证后的一个实际的操作流程。
当再创新的时候,新员工可以加入新的小点子,哪怕很小,就是提高一些客户体验,不断地积累后,会有一个非常重要的质变出现。
给你零部件,你能不能制造出C919,大飞机?中国的这些研发,都在做什么?
一架飞机所含的零部件及技术参数要达到 100万数量级,而一辆汽车为 1万量级,一台金属切削机床为 1000量级。
倘若给把飞机各种产品制造图纸都打印出来,估计少说要有个几十吨。
美国的波音 747 大型客机,每架零件数量多达 600 万件;生产一架乘坐 19 人以下的小型飞机,飞机的零部件也要多达 10 万件,需要生产图纸 5 万多标准张,所需的原材料和锻铸件毛坯数千项。更重要的是保证飞机安全飞行所需的各种设备,如通信、导航、显示和飞行控制设备等都需采用高新技术 。
这都还没有计算,基础技术的研发,理论验证的过程。
飞机研制过程
飞机制造各阶段关系
咱们先不聊航空发动机,航电系统,就聊聊这个复杂的结构怎么能做出来,并且得到验证
支线飞机G550
我们就用一个比较简单的机翼,来看看这玩意的复杂性。
机翼的装配
最终飞机的总装基本在以下的步骤中完成。
飞机装配环节
这其中涉及到各种零部件加工工艺,焊接,铆接,喷涂,涂胶,工件受力结构检测,装配误差等等。
一个百万件的金属疙瘩能上天,其实真的是一件神奇的事情。
因此,C919的制造,对中国来说,这是中国设计的一款飞机。并且国内设计总装流程。
设计了各种产品结构,尺寸,并且进行了仿真数据验证,为了C919国内肯定要开发了一整套的生产工艺流程。
这就是大飞机制造的平台,有了C919才有下一步发展的良性回馈的过程。
有不少人都有疑问:为什么美国航空业可以发展这么快?这么先进?
不用老生常谈说,时间发展长。就说在基础验证的情况下,美国有各种平台,可以基于此不断地改进。
波音的738MAX不是同样,在改进出现问题了吗?造成了马航失联。
飞机研发平台的重要性:数字化平台
举一个例子,让你理解什么叫数字化平台。
有参加过婚礼,参加过音乐节,或者其他大型活动的朋友。有没有人好奇,这么大的活动包含了多少个环节?来多少人,需要多大的场地,人流来了之后怎么控制?餐饮要配多少?接待的是哪几位?
现场等灯光,音箱,舞台多大,节目流程怎么设定。
这么一说,这些内容是不是都是数字了?一个数字,会带来另一个数字的变化。最后呈现出来的是大量数字的组合,形成一个很好的活动。活动的物料,人都是零部件。
那么策划公司,婚庆公司,甚至是一个有经验的个人,在他们的脑子里,就有这么一个数字化的概念。
因此,数字仿真技术,在大型设备的开发中大量应用。其实就是提前验证,这个飞机系统是不是可行?
就好像活动的提前策划,提前推演一下,是不是没有遗漏的问题。
为了数字化开发,全球顶尖的航空工业,达索,专门开发了一套系统:Dassault Systèmes。
尤其是在大型设备的研发、制造中,各种数字化管理工具,仿真工业软件那真的都是高科技产品。
设计类工业软件SolidWorks,管理类软件PLM,PDM,CATIA(在航空工业应用极为广泛)
来看一下实际生产中,经过仿真后,制造的飞机机翼的测试工作。
飞机机翼测试
航空产业链对中国的重要性:培养人才,让更多企业参与
大飞机C919研发需要耗费大量的时间和金钱,只有国家可以承担。没有一个企业能够承担这个费用,和时间成本。
但是我们说国内民航领域,没有同波音,空客,庞巴迪抗衡的企业。这主要在于国内没有完整产业链,当国内没有造出C919,有多少企业愿意培养中国的供应商?很少。
全球各国是怎么培养本地化产业供应商的?都是采用本地化生产,授权生产,或者合资的方式。
例如,印度就曾经购买100多亿美元俄国战斗机,同时希望本地化改装,这还不是本地化组装。这其实就是要多少掌握一些技术,哪怕这个技术就是不同的零部件生产技术。这也很重要。
国内虽然是军工航空业领先,但是民用航空业仍然落后,当民用航空业也走向繁荣,那么就会形成一个很好的反哺效果。包括人才流动,技术创新都可以更加繁荣。