365bet在线手机版2005年国外航空制造技术发展动态

来源:http://www.temizlikoyunlari.com 作者:科技中心 人气:197 发布时间:2019-12-06
摘要:[中国航空信息中心2006年1月10日综合报道]2005年是航空材料与航空制造技术迅速发展的一年。在这一年,传统结构材料不断改进,如先进复合材料、先进铝合金等仍不断有新的技术进展;

[中国航空信息中心2006年1月10日综合报道] 2005年是航空材料与航空制造技术迅速发展的一年。在这一年,传统结构材料不断改进,如先进复合材料、先进铝合金等仍不断有新的技术进展;电子/信息功能材料发展迅猛;而前瞻性材料如纳米材料、智能材料等更是成果迭出。在航空制造技术领域,挖掘快速响应的、经济可承受性的制造技术成为航空工业发展的主要方向之一,同时航空制造技术领域的工程人员正在不断进行新技术、新工艺的创新和探索。

随着2004年以来新型民用飞机需求和军用飞机出口的快速增长,所有飞机主承包商都希望通过提高生产速度来占领这一市场。因此,挖掘快速响应的、经济可承受性的航空制造技术成为航空工业发展的主要方向之一。为了加快研发及生产速度,并满足日益复杂及多变的环境和市场需求,国外的航空制造技术领域的工程人员不断进行着创新和探索,使航空项目的研发和生产更加趋向于全球协作,主承包商外购部件增多且向集成商发展,次承包商在发展专业化的同时也更多地参与设计和向部件集成方向发展,新兴技术承包商以其特有的高新技术不断涌现并渗透到航空军民用工业领域。

1、 航空材料技术

1 精益生产仍是飞机制造业的主题

2005年,世界航空材料技术取得了相当大的进展,在先进复合材料技术领域的进展主要集中在复合材料低成本技术方面。在这领域特别值得一提的是由美国斯坦福大学发明的薄层材料新技术,这项技术是将传统24K或12K的碳纤维束吹薄为原层厚的1/6,这种薄层结构表现出更佳的拉伸疲劳性能,具有采用更少材料制造出零件的巨大潜力,因而可显着降低成本,具有技术创新意义。

精益生产是指组织和管理产品开发、作业、供应商和客户关系的业务系统,与过去的大量生产系统相比,精益生产是在消耗较少的人力、空间、资金和时间基础上,制造出最少缺陷的产品来准确的满足客户需要的生产过程。精益生产概念虽然源于汽车制造业,但是随着在航空领域的应用,使其内涵不断丰富和完善,应用领域也从生产制造领域扩展到产品全寿命周期,尤其是精益航空航天创新计划(Lean Aerospace Initiative LAI)的实施,极大地推动了航空制造业的发展。

在传统金属材料领域的发展主要是挖潜,传统材料的改进主要集中在铝合金及铝锂合金领域,据称2050铝锂合金代替7050铝合金可减重大约5%,且不增加重新设计成本。先进铝航空结构创议计划的实施导致了一系列铝合金应用方面的新动作。

1.1 精益思想新概念

在特种功能材料及电子/信息材料领域,2005年的研发焦点主要放在变形飞机材料的应用方面,科研人员正在研究液晶聚合物蒙皮、形状记忆聚合物在变形飞机上的应用前景、基于生物系统原理的形变材料、无人机用轻箔、防宇宙辐射的聚合物、氮化稼材料以及透明装甲材料等技术。

精益思想概念自1992年在航空领域推广应用以来,至今已经十多年了。在这十几年里,它的内涵和应用范围不断扩大,使我们不得不重新认识它。

在涂层材料技术领域,2005年发动机涂层技术的进展较大,美国的研究人员开发了一种加入铂及铪的TBC的连接层,可以使燃气涡轮更好地承受苛刻环境,延长寿命;同时美国科学家还在研究超级韧性纳米涂层,以便改进航空发动机的性能及寿命。

·从单纯的消除浪费过渡到以创造价值为目标消除浪费的过程新的精益概念建立了一种更加积极和完整的改进模式,更加强调产品、服务和组织的价值创造,而不仅仅是消除浪费。同时,这种价值观的变化也对动员企业所有参与者共同为实现核心企业的精益化起推动作用。

2、航空制造技术

·从偏重于强调关注客户的价值转变为将客户价值与企业发展相结合

365bet在线手机版,随着新型民用飞机市场需求的增长和军用飞机市场竞争的加剧,所有飞机主承包商都希望通过提高生产速度占领市场。因此,挖掘快速响应的、经济可承受性的航空制造技术成为航空工业发展的主要方向之一。为了加快研发及生产速度,并满足日益复杂及多变的环境和市场需求,国内外航空制造技术领域的工程人员正在不断进行技术与工艺的创新和探索,新开发的高新制造技术已经渗透到航空工业的各个领域。

也就是说,尽管客户满意是必要的,但只强调客户满意对保证企业长期的成功发展是不够的,因此应该全面综合考虑与企业相关的各种因素和需求,以取得客户价值与这些因素的平衡。

2005年,精益生产继续在飞机制造业获得推广,其内涵和应用范围正在不断扩大,已经从单纯的消除浪费过渡到以创造价值为目标消除浪费,从偏重于强调关注客户的价值转变为将客户价值与企业发展相结合,从仅仅应用于现场和作业层次过渡到项目全寿命周期领域波音公司在2005年宣称,精益技术引入波音737飞机总装后,飞机总装时间减少了一半,在制品库存减少55%,存货减少了59%,从而大幅降低了成本,缩短了周期。同时,波音公司在F/A-22战斗机机翼和后机身制造中也实施了精益制造项目,减少甚至取消用于制造机翼这类大型结构件所需要的大量工装、夹具和型架,机翼装配从原来78个零件,120个连接处减少为4个关键部件和38个连接处;机翼装配时间从原来的75天减少到35天;后机身装配时间从60天减少到35天。此外,普·惠发动机公司采用精益生产也大幅提高了生产率。

·从仅仅应用于现场和作业层次过渡到项目全寿命周期领域

2005年,创新的装配技术不断涌现,推动了飞机装配技术的进步。F/A-22机身分为前中后三部分,这三大部件在不同工厂生产,因此如何保证对接精密性是对总装厂的一个考验。为了解决这个问题, Delta Sigma公司为洛克希德·马丁公司开发了自动定位系统,该系统由可视插孔组成的智能照相机和发光二极管阵列光源组成,优点是可以通过计算机进行控制,对接更快更准确。而F-35飞机的装配进展超乎寻常的顺利,这主要归功于三维计算机实体模型的应用。F-35的装配系统包括采用激光定位的龙门钻削系统、具有自动化钻孔可视系统的第二代自动化钻床、有16个定位器的自动化柔性定位系统、LTD 500激光工业测量仪和自动化导向车。此外,空中客车公司实施的减少总装时间项目也大幅减少飞机总装时间。

随着精益新概念的延伸,新的精益的实践活动已经渗透到工程设计、工艺等产品或项目的整个生命周期里,最终提出精益企业概念。这一概念强调了精益思想在整个企业和整个价值链上的集成效应和对产品整个生命周期的作用。

2005年,新型制造装备及工艺不断涌现。例如欧洲EADS公司的研究中心为制造A380飞机结构复杂的复合材料零部件开发了航空航天复合材料结构件缝合技术,大大节约了成本和时间,这项技术的优点是通过巧妙变化缝合位置来调整零部件以后在使用过程中每一部分可能承受的压力。新推出的Metronom测量仪已经被英国BAE系统公司用于欧洲“台风”战斗机和F-35战斗机的生产中。该仪器用于校准测量仪和对设备进行评估,能够快速生成设备能力的标准数据,并重点标示出性能最好和最坏范围,这些数据作为以后监控设备能力的标准。

1.2 精益生产在航空工业的创新和推广

精益生产每年在航空工业都有新的推广和应用,促进了制造业的不断进步。

·波音公司运用精益制造减少成本和周期

今年初,波音公司宣称,自1999年将精益技术引入737飞机总装厂至今,飞机总装时间减少了一半,在制品库存减少55%,存货减少了59%。具体负责737/757项目的总经理说,公司的精益制造技术进步主要包括采用应时交付系统、工具和零件包工位分级处理、加工过程标准化和可视控制系统。为了进一步精化研发及生产过程,波音公司声称不会停留在现在水平,还会继续提高产品质量和设计/制造水平,并将精益技术用于其它生产线。在F/A-22战斗机制造实践中的应用就充分体现了波音推行精益制造的结果。波音公司在它的F/A-22战斗机机翼和后机身制造中实施了精益制造项目。在这个项目中,使用的精益技术包括价值流计划(value-stream mapping)、高水平工作团队(high-performance work teams)、确定性装配(determinant assembly)以及广泛使用3P(生产准备过程Production Preparation Process)先进精益制造技术。其中取得的关键性成果是减少甚至取消用于制造机翼这类大型结构件所需要的大量工装、夹具和型架。由于取消了固定在工厂地板上的不可移动型架,代之使用柔性、模块化及可移动生产装配型架,不仅大大减少昂贵的龙门吊车移动次数,而且还取得以下效益:

·机翼装配从原来78个零件,120个连接处减少为4个关键部件和38个连接处;

·机翼装配时间从原来的75天减少到35天;

·后机身装配时间从60天减少到35天;

·普·惠发动机公司采用精益生产提高生产率

普·惠发动机公司自90年代初开始实施精益制造计划以来,取得了巨大进步,尤其是近4年来,每年在交付周期和成本上都有所减少,其精益计划是其母公司--联合技术公司竞争战略的重要组成部分。采用的精益手段一是实施实现竞争优势的ACE(Achieving Competitive Excellence)连续改进计划,它包括制造战略和质量战略。近年来,ACE计划不断演进,目前已经进入模块化阶段,正在F119军用发动机上进行验证,公司的精益目标是模块化以后,公司只进行集成装配和测试。通过该计划的实施,该发动机分为5个模块,装配过程从几周变为几天。今年公司还计划在建造的A380发动机的最新生产线上实施模块化制造。另外,普·惠公司采用的特有的一项精益手段还有员工晋升制,对每位员工的质量和精益水平定级,最高级别为4级,员工可以通过积累经验和培训提高级别。公司使用这种方式,鼓励公司员工不断获得知识和经验。通过这些措施,今年取得的主要成就包括:

·开发了精益磨削单元,不仅满足公司专用需求,而且从原来使用12坐标机床变为3坐标和5坐标机床;节省车间面积28%。

·改进涂层车间,重新布置厂房,围绕高度专业化热处理工艺进行设计。

接下来,公司还将寻找机会进一步减少或取消浪费,从以往经验中进行故障模式和效果分析,减少各环节出错机率。

2 军民机装配技术的进步

随着军民机重要项目先后进入总装阶段,为了满足成本和进度要求,创新的装配技术不断涌现,推动了飞机装配技术的进步。

·F/A-22机翼与机身对接装配技术

F/A-22机身分为前中后三部分,最后三大部件都要在洛克希德·马丁公司的玛丽埃塔总装厂进行装配。前机身在玛丽埃塔生产,中机身在威奇托生产,后机身和机翼在波音的西雅图工厂生产。因此,如何保证中机身和后机身的对接的精密性是对总装厂的一个考验。它的精密性体现在机翼将与中机身的8个接头和后机身的8个接头相连;而且机翼是外场可更换的部件,也就是说接头必须位置准确,以便外场库存中的任何一个机翼不经过修改就可安装;加之飞机速度高达2 Mach且转向载荷超出目前飞机的能力。因此,制造容差相当小。这也就是说中机身和后机身的连接必须使所有的机翼耳片定位误差在100微米范围之内。机翼根部长6.2米,厚度0.61米。见图1。

为了解决这个问题,洛克希德·马丁公司将任务交给Delta Sigma公司。最开始,公司组织了4个工程师和2个技术员花了4~5小时才完成对接工作。后来公司为洛克希德·马丁公司开发了自动定位系统,该系统由大量的可视插孔组成的智能照相机和发光二极管阵列光源组成,安装在一个马蹄形定位装置悬臂上。在定位时,悬臂跨过连接在机身上的机翼耳片中的一个,见图2。通过照相机的象平面可以看到插孔在机翼耳片的确切中点。

照相机安装在红色阳极化铝套管中。在定位过程中,一个带有插孔的栓与机翼耳片接合。照相机可以确定插孔位置,位置精度为25μm。

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