现代飞行器制造技术探讨

现代飞行器制造技术探讨

尚凯杰

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省西安市 710089

摘要：现代飞行器制造技术是以机械、电子、控制等科学技术为基础，并与现代工业生产和经济发展紧密结合而形成的一门综合性科学技术。基于此，文章主要探讨了现代飞行器制造技术，以便为我国未来更好地开展相关领域的研究工作，更好地为国民经济建设提供强有力支持和保障提供参考。

关键词：现代；飞行器；制造技术

1、引言

飞行器制造业是国民经济的重要组成部分，也是国家综合国力的重要标志之一。新中国成立以来，我国航空航天工业经历了从无到有、从小到大、从弱到强的发展过程，取得了举世瞩目的成就。我国飞行器制造业经过几十年的发展，特别是近十多年来，我国已成为世界上少数几个能够制造大型先进飞行器的国家之一。但是，与世界先进水平相比，我国飞行器制造业在总体设计、先进材料与制造工艺、现代设计与仿真、航空航天专用仪器设备与材料等方面，还有很大的差距。这不仅是我国航天工业发展的主要瓶颈，也是我国航空航天工业发展的重要瓶颈。因此，当前和今后一个时期，我们必须按照国家发展战略的总体部署，紧紧抓住航空航天大发展的历史机遇，通过大力加强技术创新，提高技术创新能力和管理水平，在航空航天领域尽快取得一批具有自主知识产权的核心关键技术成果，以更好地满足国民经济发展和国防现代化建设的需求，为中华民族伟大复兴做出更大贡献。

2、现代飞行器制造工艺技术探讨

2.1 数字化制造技术

数字制造是飞机生产过程中最重要的一项技术，它的特点是：采用三维数字设计。利用三维 CAD和 CAE软件，实现了方案的构思、建模和数字化的表达。对系统进行了虚拟模拟，并对系统进行了优化设计。极大地缩短了产品的开发周期，提高了产品的开发效率。数字模拟技术通过对动力计算和结构有限元仿真，实现对复杂工况下产品工作状态的仿真，发现其性能瓶颈和失效位置，为优化设计提供支撑。数字过程编制。在此基础上，提出了一种新的工艺设计方法，并将其应用于实际生产过程中，并将其应用于实际生产中，从而提高了工艺的可靠性。数字测试技术本项目拟采用数字三坐标、激光扫描等方法，实现对样品的快速、无接触、无接触的测量，为产品的质量控制提供数据支撑。生产装置的数字化。先进的数控机床，加工中心，装配机器人等，都能在不用图纸的情况下，根据虚拟模型中的产品数据，对其进行加工和生产。生产管理的数字。在企业信息化的基础上，在整个生产过程中，在生产过程中都可以进行数据连接，在各个生产与管理的各个方面都能够顺畅地进行信息交流，从而让企业变得更智能、更有协作。数字制造是航空航天领域研究的前沿热点，推动了航空航天领域的研究与发展，推动了航空航天领域的发展。

2.2 一体化加工技术

一体化加工技术是现代飞行器制造工艺中的关键技术之一，主要体现在以下几个方面：

2.2.1 大型整体式数控加工中心

这种加工设备结合了铣削、车削、镗孔等功能，可以对大型零件一次装夹完成所有面加工，从粗加工到精加工再到光整加工，实现加工过程一体化，提高精度，缩短制造周期。这种加工方式在飞机制造中应用广泛，例如，美国波音公司的大型结构件加工中心，它集多种功能于一体，可以实现大尺寸复杂曲面的加工；在空客公司，大型整体式数控加工中心应用非常广泛，主要用于波音客机和空客客机的加工；在我国也有许多航空制造企业使用这种机床对飞机蒙皮、机身、发动机等进行加工。在大型整体式数控加工中心的工作原理中，它由伺服驱动系统、高精度工作台、数控系统、机床本体等部分组成。伺服驱动系统将数控系统发出的控制指令传送给机床本体，按照指令完成相应动作后，再由高精度工作台将零件放置到指定位置。

2.2.2多功能复合加工机床

一台机床集成铣削、车削、磨削、钻孔等多种加工能力，可以灵活切换实现复杂零件的综合加工，取代多套设备联合加工的传统方法。传统加工方式效率低，工序复杂，无法满足现代飞行器的复杂制造大量生产需求。多功能复合加工机床作为一种改进加工装备，在解决传统加工问题的同时，还能兼顾复杂零件的高效加工。它具有以下几个优势：首先，与传统加工方式相比，它可以实现多道工序的同时并行加工；其次，在完成一道工序之后，它还能对另一道工序进行自动补偿；再次，它可以在同一个空间中同时完成多个复杂零件的加工任务；最后，多功能复合机床可根据客户需求进行定制化开发。因此，多功能复合机床是现代飞行器制造工艺中不可或缺的重要装备。

2.2.3多轴联动加工技术

利用多轴联动技术，可以实现对复杂曲面部位的高效精密加工。通过连续改变加工轴向，完成复杂空间几何形状的加工，改善表面质量。具体来说，利用多轴联动加工技术可以在保持原有加工精度的同时，实现对曲面的精确加工。五轴联动加工技术应用范围十分广泛，能够针对复杂曲面、大型结构件等进行高效精密加工。在实际的应用过程中，五轴联动加工技术分为三种基本形式，即半联动、全联动和单轴联动。在实际的应用过程中，三种类型的五轴联动机床在实际应用过程中都能完成复杂曲面零件的高效精密加工，但同时也存在一定的不足之处。在实际应用过程中，应结合具体情况进行合理选择，并针对不同的加工特点进行优化处理。例如在高速切削、薄壁零件、结构复杂零件等方面，五轴联动技术具有显著优势。

2.2.4 在机检测技术

在加工过程中采集状态数据，进行在线检测，如力反馈、声发射、电流信号检测等，并实时反馈调控加工参数，保证加工质量。在机检测技术的优点主要体现在：1、测量结果的可靠性高。利用传感器采集被加工零件的运动信息，并进行信号处理和数据处理，再利用检测系统输出的反馈信息进行误差补偿和加工参数优化，从而保证了测量数据的可靠性。2、提高了测量精度。在机检测技术能保证被测零件的加工精度，避免了传统加工方法中采用离线检测时难以消除的误差对测量精度的影响。3、可以提高效率。在线检测系统能够自动识别零件在加工过程中所处状态，当工件状态发生变化时，系统能够自动调整机床和测量装置以适应加工状态，从而避免因加工状态发生变化而影响被测零件的加工质量。

2.2.5一步成形技术

超塑性成形可以通过模具一次成形获得最终复杂形状，节省大量后续加工过程。3D打印也可以直接按设计数据打印获得最终零件。超塑成形技术在飞机制造中得到广泛应用，超塑成形材料具有良好的机械性能、热性能和化学稳定性，在航空航天领域得到了广泛应用。目前已有多家公司进行超塑成形技术的研究和生产，随着超塑成形技术的发展，我国在此领域的研究也会得到快速发展。3D打印技术也具有非常好的应用前景，在航空航天领域将有更多的应用。

2.2.6 激光焊接技术

利用激光的精密控制能力，可以进行复杂的焊接，一步获得大尺寸整体结构，提高结构强度。激光焊接技术在航空航天领域的应用最为广泛，目前主要包括激光熔覆、激光焊接、激光微焊接等，其中以激光熔覆技术应用最为广泛。通过采用不同类型的激光器，如CO2激光器、气体激光器等，可以对材料进行多种组合，实现对材料的无损伤焊接。利用不同波长的激光器，可以实现对材料的复合焊接。例如，CO2激光器和光纤激光器进行复合焊接时，可以实现材料的无损伤连接。利用光纤激光对金属材料进行焊接时，具有焊接速度快、熔深大等优点。

2.3 虚拟制造技术群

虚拟制造技术群是现代飞行器制造中的一项重要核心技术。其主要内容如下：虚拟仿真技术。通过高性能计算机，建立产品三维数字化模型，进行动力学特性、强度计算、系统匹配性分析等虚拟仿真，找出设计缺陷和问题，实现设计优化。虚拟装配技术。通过三维动画模拟人员、设备在虚拟空间进行装配作业，分析装配过程中的问题，优化装配工艺，提高实际装配的效率和质量。虚拟验证技术。对设计方案进行动态数字化验证，类似实际试验对产品的性能和环境适应性进行全面检查，找出隐患。有效减少试制样机调试次数。虚拟现实技术。通过沉浸式电脑系统，为设计和制造团队创建身临其境的三维环境，进行设计评审、过程模拟，更直观的实现产品开发。

3、结论

  总之，由于现代飞行器的生产制造要求高精度、高效率、低成本，同时，对质量的要求也非常严格，这就使得制造工艺技术必须要不断地发展和改进。近年来，在航空工业的大力支持下，我国的飞机制造工艺技术取得了较大进步，尤其是在模具制造方面更是取得了质的突破。目前，航空工业的发展重点已经逐渐转移到了产品的研制上来。从总体来看，我国航空工业在未来发展中，需要不断地进行工艺技术创新和突破，以更好地满足当前的市场需求，也希望能够推动我国航空工业的持续发展。

参考文献：

[1]结构优化技术在高速飞行器上的应用与面临的挑战[J]. 全栋梁;时光辉;关成启;王健;罗俊航;宋锋;王博;高彤;朱继宏;张卫红.力学与实践,2019(04).

[2]航天飞行器金属结构的制造工艺及检验方法[J]. 郭栋.农家参谋,2022(22).

[3]飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展[J]. 顾轶卓;李敏;李艳霞;王绍凯;张佐光.航空学报,2022(08).

[4]对现代机械制造企业工艺技术工作的研究[J]. 王美;宋广彬;张学军.新技术新工艺,2021(02).