北京一号是怎样制造的

汪一彭

在一个晴朗的秋天早晨，首都机场上空飞翔着一架美丽的银鹰。这是北京航空学院的学生和教师自己设计和亲手制造的新型运输机——北京一号。今天正在进行着它的处女航行，看它飞得多么矫捷，平稳；也许有些同志会对这样一架银鹰是如何成长的感到兴趣，下面就想简单地介绍一下“北京一号”的制造过程。

制造一架飞机的工作量是很大的。像“北京一号”这样一架小型的飞机也是成千个人经过两个多月日夜不停地苦战的结果。整个制造工作可以分成两个部分，一部分是为了制造飞机所必须进行的准备工作；另一部分是制造工作本身。

进行任何工作事先都必须作好准备，而飞机由于它的构造复杂，要求高，所以在开始制造以前就更需要有充分的准备。一个飞机工厂里有40%以上的人是专门进行生产准备工作的。此外还有许多生产准备车间。

生产准备工作广义地讲还包括飞机的设计。关于设计问题在这儿不预备多谈了，只想提出一点就是设计工作和制造工作是密切相关不能截然分开的。从设计开始一直到制造结束都需要双方密切地配合和协作。设计和工艺是否能很好的配合是决定飞机质量的一个很重要的因素。其次，从时间上看，为了保证尽量缩短试造周期，设计和施工二者是平行进行的。在“北京一号”的试制中，飞机基本方案确定后立即就开始了模线的绘制，样板的制造，型架的设计及制造等工作。等全部飞机图纸画完的时候生产准备工作也已经基本上完成了，甚至已经制造出了不少零件。

飞机生产的准备工作除掉飞机设计厂房的布置及劳动力的调配以外还包括绘制模线，制造样板，设计及制造特种刀具，量具，模具，夹具，型架及其它专用设备以及编写工艺文件等。后面一部分工作统称为飞机生产的工艺准备工作，下面就分开谈一谈。

飞机的外形及其剖面形状是由许多不规则的曲面和曲线组成的。有许多地方不能像普通的机件一样用简单的尺寸准确地表示出来，例如机尾翼的剖面形状，机身的侧面形状等等。因此设计的意图就只能直接准确地画出来。为了保证准确度同时防止在使用过程中磨损或变形，这些图形都以一比一的尺寸画在铝钣上。这些图形就叫作模线。只画出飞机部件的外廓形状和基本轴线及基准线的模线叫理论模线，起理论图的作用。如除外廓及基准线外进一步画出内部结构形状时则叫作结构模线，起结构图的作用。在理论模线中绘出部件的平面形状的叫平面模线，画出部件的切面形状的叫切面模线，为了节省铝板的面积，切面模线常常重叠地画在一起。这样的切面模线叫做复合切面模线，如图1所示。

图1机身的复合切面模线Hш段隔框外形C桁条БО基准孔Xш后段隔框外形

绘出的模线是整个生产过程中的原始依据。“北京一号”在试制过程中根据飞机构造和生产的特点大量压缩了模线的数量。而在模线的绘制过程中又采用了先进的二次曲线法，即将飞机的大部分理论模线用近似的二次曲线来代替，这就进一步减少了绘制模线的劳动量，使整个“北京一号”的理论模线只化了短短的三四天时间就全部绘制出来。

模线画在模线台上，为了便于保存不使损坏，一般是不直接用于生产的。因为飞机大部分零件也都具有复杂的形状，故除掉一些形状规则的工件如圆，角度，直线，螺纹等外，通常都是用钢板作成的样板来代替一般机械制造中的零件图。样板作出零件的外形或切面形状，表面打上特别规定的标记符号以进一步说明零件的立体形状。形状特别复杂的零件往往要用2块样板来表示，这些样板就作为制造零件时的依据。

“北京一号”在试制过程中对样板数量作了极严格的控制。总共只用了柒百多块样板，而复杂程度大致相同的安－2号飞机却用了一万多块样板。样板数量的减少，表示经济性大大地改善。

模线是平面的，不能给人以立体的感觉，而对有些问题则不能完全表达出来，例如驾驶员座舱是否舒适，他的视界是否好，工作是否方便，客舱内部安排是否合理，是否舒适等等，单纯依靠平面的模线是不能解决问题的。因此在设计的开始阶段就必须制造样机。样机一般用木料制成，其尺寸和内外形状都和真实飞机一样，只是内部构造简化一些。样机作出后要广泛地征求意见，然后再根据这些意见来修改设计。最后制成的“北京一号”和原来的样机相比是有了很多改进的。

在生产准备工作中工作量最大，范围最广的一部分工作是编写工艺文件，设计和制造特种工夹具。

工艺文件是一个拢统的概念，它实际上是包罗万象的，从生产必须遵循的基本原则，生产的方式开始，一直详细到具体的操作过程。它既包括计划工作，定额工作，也包括施工过程本身。工艺文件的种类很多，因牵涉到比较专门的问题，所以在这儿就不预备详细介绍了。“北京一号”在试制中所应用的工艺文件是非常之少的。

工夹具也是一个很广泛的概念。它包括各种各样的刀具、量具，模具，夹具，型架以及其它一些设备。由于是试制，所以我们基本上没有采用专用的刀具，量具和机床夹具，只采用了十多个装配型架和500多套模具。模具绝大多数都是木制的，手工成形铝合金零件用的是手打模。

以上所谈的是生产准备工作，下面想进一步谈谈飞机本身的制造过程。这个过程大体上可以分毛胚制造，零件加工，装配，总装及试飞等5个阶段。

制造飞机用的毛料有钢材、铝合金或镁合金的铸件及锻件，而用得更多的是辗压成的钣料、管材以及各种剖面形状的型材。此外还用到各种非金属材料如橡皮、塑料、木材、布、皮子等等。总之，你如果仔细地观察一下，你就会发现飞机上的材料真是形形色色无奇不有。

飞机上的零件从它的加工方法看，大体上可以分为两类：一种叫做机械加工件。它是用各种毛胚在金属切削机床上加工而成的。它的特点是在加工过程中要产生许多切屑；另一种叫做冷压零件或通俗地叫作钣金件。它是从钣料或型材上截取毛料后再在各种冷作机床上使之产生冷作变形而成，也有不少的情况是靠手工直接敲出来的。北京一号的绝大多数零件都是用这种方法制造出来的。它的优点是可以用构造简单，成本较低的木模来代替成本很高的钢模子，有时甚至可以根本不用模子。当然这在准确度方面就比较差一些了。因为我们一共只作少量的飞机所以这样作是很合理的。在现代飞机上大部分零件都是这种铝合金的钣金件，例如飞机的蒙皮，桁条，翼肋，隔框等等都是。钣金件的特点是零件是通过变形的方法制成的。它在加工过程中一般不产生切屑，这是和机械加工件不同的地方。

图2机身隔框的一部分

图3上述隔框的相应样板

图4北京一号样机

图5钣金件的形成

除掉上述两类零件外，也偶而直接将锻件或铸件不经过加工而直接使用到飞机上去。

“北京一号”上有十多万个铆钉，有上万个螺钉、螺帽等标准件。此外还有一万多个各式各样的零件。在制造时，必须将这些零件一个个地装起来，装成合乎要求的机身、机翼等部件，然后再装配成一架完整的飞机。为了保证飞机的飞行性能，各个部件的外形必须完全符合设计要求。接头位置也要求很准确，否则就会发生部件之间对合不起来的情况。总之，飞机的装配工作无论从其复杂程度来看，还是从它的要求来看，都不是一般机械制造所能比的。它要占整个飞机制造劳动量的50%以上，而在一般机械制造中这个数字却不超过25%。

在“北京一号”上大部分部件如机身、机翼等是用铆接方法联结的，有些部件如发动机架、汽油箱、滑油箱，是用焊接方法联结的，如起落架则是直接由钳工装配而成的。此外如尾翼上的蒙布就要用针和线缝上去，而前轮舱门则采用了先进的胶合结构。在飞机制造工业的早期，因为飞机是由木材制成的，所以在装配时大都采用胶合。随着木材逐步被金属所代替，胶也自然而然地被淘汰了。但随着化学工业的发展，出现了能粘合金属的胶，胶合的方法又重新复活了。

为了使装配出来的工件最后能完全满足使用要求，保证外形和接头位置的准确度，无论采用哪一种形式的联结，在装配过程中都广泛使用了型架。

无论铆接型架、焊接型架、或胶接型架，一般都是由骨架、定位部分和夹紧部分等组成的。但各类型架又各有自己的特点，例如胶接型架有加压装置，焊接型架则应考虑焊接收缩等。

将各个部件如机身，机翼，尾翼，起落架等部件装配好后，一齐送到总装配车间进行对合工作，也就是将各部件安放到相应位置，调整好，然后用螺栓联结起来。这样一架飞机从外表上看已经接近完整了，然而它的肚内却是空的，还没有“内脏”。“北京一号”肚子内一共有二十多种仪表及无线电设备，几千米的电线和各种管路。这些都需要一一安装起来。安装好后为了保证正常工作还需要经过各种试验工作和调整工作。例如起落架的收放是否灵活，副翼，尾翼的操纵是否合式，电气系统工作是否正常，压缩空气管路及汽滑油系统是否漏气漏油等等都需要经过仔细的检查和试验。发现问题后需要调整或更换。此外为了保证座舱内部的美观和舒适，还装有暖气管道。在壁上则有玻璃丝和防火棉制成的隔音绝热层，以防止外部的噪音侵入座舱或使温度变化过大。在防火棉上最后蒙上一层美丽的绸子，放上座椅，铺上地毡，这样飞机内部就成为一个舒适的客舱了。在飞机外部，机身机翼及机身尾翼联结处等外形突变的地方，都必须加上整流包皮，以保证气流的平滑。最后在飞机外部喷上标记和罩光漆。这样，整个飞机的制造过程就算结束了。

任何一架飞机制成后都必须经过飞行试验，以综合地检查飞机的强度，飞行性能，内部仪器设备的工作情况，各种操纵系统是否灵活等，至于像“北京一号”这样一架新设计的飞机，就更需要经过长期的试飞，以测定各种飞行性能及各部分的工作情况，了解什么地方好，什么地方不好，需要怎样改进等。这个周期往往需要好几个月。

制造飞机是一件很复杂的工作，需要协作的面也很广。以上谈的这些只是制造“北京一号”的一个主要线索和脉络，有许多问题都没有谈到，当然就更谈不上细致了，例如为了提高零件的机械性能，大部分金属零件都要经过热处理，为了防止它们腐蚀又要经过阳极化，电镀等表面处理工作。这些工作在整个飞机制造中都是离不开的。

图6机身的铆接装配

图7将发动机装上飞机——总装工作的一部分