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随着首架ARJ21飞机最后一个关键大部件——— 尾段在沈阳飞机工业(集团)有限公司顺利交付完成,我国第一架完全拥有自主知识产权的新型涡扇支线飞机将进入全面总装阶段。这意味着我国航空工业民用飞机生产进入了一个新阶段,已具备生产大型民用飞机的能力。
据透露,今年年底首架ARJ21试飞机将推出总装,明年将实现首飞,2009年第三季度将交付客户。也就是说,到那时,中国人将乘坐自己制造的飞机远行。
实现中国人自己制造民用飞机的梦想
“让中国人自己制造的先进大型民用飞机早日翱翔蓝天”,这是几代航空人的梦想与宿愿。
3月13日,我国自主研制的新型涡扇支线飞机ARJ21飞机进入关键节点,其结构最复杂的部件之一、也是最后一个关键大部件——— 尾段在沈飞公司交付完成。这标志着ARJ21飞机项目总体进程向前迈出一大步,中国人自己制造大型先进民用飞机的梦想已触手可及。
首架ARJ21飞机为90座级,以先进涡扇发动机为动力,是最大航程为2000海里的中、短航程支线飞机,也是我国第一架完全拥有自主知识产权的新型涡扇支线飞机。ARJ21飞机项目坚持“以我为主”,积极开展国际合作,发动机、航电等系统通过竞标在全球范围内采购,飞机机体各部分分别在沈飞公司等四家飞机制造厂生产。
2002年,国家有关部门批准ARJ21飞机立项,沈飞公司承担该机的尾段、方向舵、发动机吊挂、无线电架、电源中心及全机电缆的研制任务。从此,沈飞公司就踏上了振兴民族航空工业之旅。
作为ARJ21飞机重要大部件,尾段由后机身和垂尾、尾锥等组成,连接中后机身、水平尾翼和方向舵,是整个飞机结构最复杂的部件之一,集中了飞机诸多关键技术。外形准确度要求高,工艺条件复杂,加工、装配难度大。
沈飞公司把ARJ21飞机研制作为重大政治任务和公司头等大事来抓,成立了以总经理和党委书记任总指挥的现场指挥部,全线绿灯,全力以赴。
ARJ21飞机尾段包括3600多项零件,普遍采用新材料、新技术,加工要求高,研制周期短。面对这种情况,沈飞公司在ARJ21飞机的研制过程中,坚持走自主创新之路,按大型民用飞机的制造要求规划生产体系,全面采用国际标准建立ARJ21飞机生产线。
飞机制造是一个非常复杂的系统工程,这是由产品本身的特点决定的。通常讲,要研制一架飞机需要10年,其中制造过程需要7年时间,而ARJ21飞机的制造实际上只用了35个月的时间就完成了。ARJ21飞机尾段从设计发图到产品交付只用了13.5个月,比计划研制周期缩短了1/3,产品制造质量达到或超过国际标准。
中国航空工业第一集团公司科技委副主任、中国工程院院士刘大响在接受媒体记者采访时说,ARJ21飞机必将为我国设计制造大飞机提供全面的技术支持和市场营销经验。
“中国ARJ21飞机与大飞机在技术应用上有相似之处。如果现在ARJ21飞机制造不出来,就根本谈不到制造大飞机。没有ARJ21飞机的制造基础,去造大飞机就是脱离实际。可以说,ARJ21飞机是研制大飞机的一次重大探索和尝试。”沈飞公司副总工程师、民机部副部长邓玉东认为。
“ARJ21飞机代表了中国目前民机制造的最高水平。中国人自己制造大型先进民用飞机已不再是梦想。”邓玉东毫不讳言。
坚持走自主创新之路发展民用飞机
在不久前举行的ARJ21飞机尾段交付仪式上,中国航空工业第一集团公司党组书记、总经理林左鸣这样评价,ARJ21飞机承载着中国民机产业的希望,是中国航空工业坚持走自主创新之路,发展民用飞机的关键之举。“由于产品本身的特点和要求的复杂性,决定了飞机制造过程的缜密、严格,包括每一个零件都要通过试航部门的检测。因此,要保证飞机在较短的研制周期内完成交付,必须依靠制造技术和管理技术的进步。”虽然飞机尾段的任务量占整机制造量的18%,但其制造难度是无法想象的。因此,坚持自主创新成为必由之路。
据介绍,在ARJ21飞机的研制过程中,沈飞公司首次实现了数字化制造技术的全面应用。邓玉东告诉记者,之所以强调“全面应用”,是因为沈飞公司从1996年就开始探索数字化制造技术,并开始在一些制造环节使用,比如数控机床的使用、测量的数字化等。但ARJ21飞机尾段制造从工装、零件到装配已全部实行数字化,并精确到7位小数。
数字化制造技术的全面应用包括制造依据数字化,即用三维数字化模型传递方法代替传统的标准样件工作法;工装采用数字化设计,采用数控加工和激光跟踪仪制造装配工装。实现零件制造数字化,在ARJ21飞机尾段的零件制造中,广泛应用数字化,缩短协调路径,提高了协调精度和制造的敏捷性。实现装配的数字化和测量的数字化。业内人士认为,数字化制造是飞机制造技术的一次变革。
“在ARJ21飞机的大部件——— 方向舵上使用复合材料,这是我国航空工业史上第一次在民用飞机大部件上使用复合材料。”邓玉东介绍说,使用复合材料可以满足飞机高性能的要求,随着技术的不断进步,性能将不断提高,民机生产大量使用复合材料已成为国际趋势。波音787应用的复合材料达55%,空客380应用复合材料达33%,而ARJ21应用复合材料还不足10%。
“复合材料工艺制造控制过程非常严格,每一个环节都要记录在案,如当时生产环境的压力、温度、空气清洁度等。而国外从不向我们透露任何有关复合材料制造的新技术,因此,我们必须突破民机复合应用材料的技术瓶颈,首次在ARJ21应用复合材料便成为一个重要开端。这个过程使我们的制造能力获得突破性的综合提升,包括设备、技术水平、人员素质等。”邓玉东分析说。
“干好中国人自己的飞机”,这一信念支撑着航空人攻克一个个技术瓶颈。沈飞人清楚地记得每一个研制历程:
2005年7月31日,全面完成尾段零件工艺规程编制、装配工艺规程编制、模线样板设计制造等工作及50%工装设计工作;
2006年7月18日,开始尾段组件装配;
2007年1月9日,尾段进入最后装配阶段;
2007年3月1日,尾段完工。
管理技术的先进性为按时交付完成提供重要保证
ARJ21飞机制造是一项庞大的系统工程,制造周期压缩至原计划的1/3,传统的管理模式已经无法适应项目要求。为此,沈飞公司建立推行项目管理。管理技术的先进性为ARJ21飞机尾段按时交付完成提供了重要保证。
记者在采访中了解到,沈飞公司强化项目管理和计划控制,以项目管理为龙头,协调和调动优质资源,按照飞机研制节点的要求,建立详细的研制计划体系。同时建立了ARJ21飞机研制进度跟踪控制数据库,研制计划和进度跟踪细化到每一个零件、每一套工装。所有的事情都要用一张网络图表示出来,包括每一个零件何时开始生产,何时结束,每一个材料何时下订单,何时到货,每一个工序从哪一天开始,到哪一天结束。还有工艺装备、设备采购、材料订购,每一个环节都精确到天。
但飞机制造不可能一帆风顺,为保证研制进度按计划进行,公司建立了项目风险控制体系。通过风险分析,制定及时有效的风险控制策略,包括对一些生产节点的风险监控。比如,每周有一个统计结果,每个月对这四个统计结果作一次进度评估报告。同时,实行项目阶段性评价。
据邓玉东介绍,公司原来按职能管理,管理比较粗放,生产计划也是粗线条的,彼此之间的协调性也差。现在通过项目管理和计划控制,保证按节点完成每项研制任务。
在研制过程中,沈飞公司全面实施了并行工程,并行工程贯穿了设计、制造、售后服务的整个过程。它采用信息共享的手段,也就是说,对上游和下游有用的信息能够得到适时的更改。并行工程实现了产品工艺性分析与工艺准备、生产准备同时进行,在产品工艺性分析过程中,就开始了制造方案和工装设计方案的编制,并在正式图纸发出前就完成工艺流程初稿和零件、装配工装设计草图,保证了设计图纸一正式发出,制造工作即可全面展开。
“在以前,我们需要等设计单位将全部设计完成后,方可进行研制。”很多人对此颇有感触。
为满足并行工程的需要,沈飞公司建立信息共享的平台,即ARJ21飞机项目广域协同平台,通过广域协同平台实现了与异地协作单位的数据传输,并实现了设计制造的异地协同。同时,广域协同平台充分考虑了内部的管理流程,首次实现了数据传递、工艺准备、零件制造及部件装配全阶段的数字化和网络化。
也许是因为他们对民用飞机实现自己制造的梦想期待太久,当航空人已触摸到这一即将实现的梦想时,他们感受更多的不是欣喜,而是压力,这种压力来自于航空人所肩负的责任。(张彦琳 记者 柏岩瑛)
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