計算機技術在航空制造業中的應用

白小文

摘 要：結合當今航空制造業的現狀，敘述計算機技術在航空制造業的發展狀況，并就數字化設計技術，集成技術，數控加工技術，虛擬制造技術等方面進行闡述。a

關鍵詞：航空制造；計算機技術；應用

隨著上世紀60年代以來信息工程的迅猛發展，航空工業也發生了巨大的變化，與傳統的制造技術相比，現代航空制造業具備數字化、無余量、無紙化、集成化、國際化、高精度、高度協同等新特點。可以說在航空制造業的每一個角落都有計算機的身影，現代信息技術正以其獨特的方式推動航空工業的發展。

在F35（聯合攻擊戰斗機）的設計制造過程中，通過采用集成化信息管理平臺，設計制造都可以進行異地數字化合作，最終實現：設計時間減少了50%，制造時間減少了66%，備件減少了50%，維護減少了50%，制造成本減少了50%，年交付量500架。可以說F35的設計生產過程達到了目前航空制造數字化的最高水平。

文章從以下幾點就計算機技術在航空制造業中的應用。

1 數字化設計技術

以飛機裝配工藝為例，過去采用樣板、模線、樣件等模擬量傳遞方式，效率，準確度，產品質量都比較低。而現在基于計算機的先進裝配協調方法采用了數字量傳遞的方式，效率，準確度都有很大提高。然而無論是哪種裝配，協調工藝都決定于其設計。因此要提高裝配，協調工藝必須從設計入手。

數字化設計技術以CAD/CAM技術、計算機技術、網絡數據庫技術和信息集成技術發展等為基礎，主要內容有產品數字化定義、虛擬裝配和并行技術等。產品數字化定義是應用計算機來描述和定義產品的研制，它的目的是對在產品全生命周期的數字化過程中所包含的信息進行定義和描述，以及這些信息之間的相互關聯。產品數字化裝配是指對已進行數字化定義的產品零部件通過計算機實體進行虛擬裝配，確定航空部件的配合是否符合尺寸，配合要求是否存在超差等等。使在設計過程中的可能不合理因素減到最少，從而減少在制造過程中的更改與返工。由于采用了數字化設計技術，使波音777研制周期縮短了一半，降低了25%的成本，減少了75%的出錯與返工率，產品質量得到了大幅度提高。并在波音777飛機開發與制造過程中的成功應用，使數字化設計技術的重要性得到充分認識。

2 集成技術

由于航空產品有研制周期長，結構復雜，制造精度要求高，產品使用期長，售后情況復雜，研發生產合作國際化等特點，因此集成技術顯得尤為重要。作為集成制造技術的重要組成部分，計算機集成制造技術通過計算機技術將CAD、數控編程、數控加工等原本各自獨立的環節整合為一個有機整體，以達到提高產品質量，縮短制造過程，減少生產成本的目的。

現代集成技術包含有信息集成、過程集成和企業間集成。通過現代集成技術可實現數字化、網絡化、全球化制造。完成波音777研發生產后波音公司，開始實施DCAC/MRM（飛機結構設計與控制/制造資源管理），以達到從用戶訂單、設計制造、最終到交付使用的統一信息和過程管理的目的。現代集成技術可以解決以前單一數據源方面存在的問題，統一管理產品數據、生產管理過程數據。確定信息的完整性、唯一性、協調性、有效性、無冗余和安全性。將資源管理、設計、制造、銷售、服務等5個過程的信息整合為一體。

3 數控加工技術

先進的數控加工技術是當代航空制造業中一個重要的組成部分，也是柔性制造技術的基礎。隨著我國近年來大量新機研制項目的開發，大量的業務都需要國際間合作，各航空企業所保有的數控機床總量已大幅度增加，通過數控機床加工的零件數量明顯增多。在航空制造所涉及的零部件主要特點是結構復雜、零件數量多，表面形狀復雜。因此加工技術難度很大，在此需求背景下，對航空行業的數控加工技術水平有很高要求。為實現這一要求，以特征技術為基礎的針對飛機零部件和發動機機構件的CAD/CAPP/CAM集成系統技術，分布式的DNC技術，CAP智能化技術，網絡數據庫以及相應的數據管理技術，車間生產組織、管理調度技術有了很大的提高。

4 虛擬制造技術

虛擬制造的實質是通過相關軟件在計算機中的制造，可在計算機中演示完整的制造過程。通過虛擬制造可以驗證制造過程的安全性，并且可以進一步優化生產方案。從而保證設備與操作人員的安全，降低產品的生產成本，縮短生產工期，提高生產效率。

5 計算機技術在常規成形領域中的應用

作為最早于計算機技術相結合的行業，計算機技術明顯地推動著航空制造工業各方面的改變。

計算機技術在航空部件制造的三大傳統工藝（鈑金、機械加工、鉚裝）中的廣泛應用，航空制造技術水平有很大進步。飛機鈑金件往往具有結構體積大，質量輕的特點，而且大部分飛機結構中的鈑金部分是保證飛機氣動外形的重要組成，其加工水平直接決定了飛機的氣動性能。然而以蒙皮加工為例，傳統的蒙皮拉形機往往以人工操作為主，加工質量取決于操作員的熟練度與技術水平，導致產品質量不穩定。不過隨著大量采用數控技術的蒙皮拉形機的投入使用，產品質量得到穩定保障。在傳統的機械加工方面，大量地對先進數控設備進行采用，使飛機零部件中的復雜表面加工，如發動機葉片的生產效率大大提高。在傳統的飛機連接技術中主要采用鉚接等方法，同時也導致了疲勞壽命低，密封性差等。而隨著對真空電子束焊，激光焊等先進連接技術的研究，可以有效地改善機體結構的各項力學性能。

6 結束語

隨著社會的進一步發展，航空制造業面臨著環保，節能，輕量，可靠等更高更多的要求，只有與各領域、各項先進的技術相結合，才能滿足社會需求。計算機技術的發展日新月異，航空制造業只要充分利用各項計算機新技術，就一定能提高技術水平和生產實力。

參考文獻

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