飞机大部件自动对接装配技术（二）

马国祥　王小利

【摘  要】飞机大部件智能装配能力建设是一项复杂的系统工程，需要采用科学的方法进行整体的规划建设与全局的持续优化。飞机大部件智能装配能力建设涉及领域多、范围广，多学科、多专业交叉融合特点显著，是一项复杂的系统工程。近年来，飞机智能装配能力建设已实现相当程度的单点技术突破与应用，但并未达到全局最优，亟需采用科学的方法对智能装配体系能力建设进行整体规划与全局优化。

【关键词】飞机;大部件;自动对接装配技术

前言

一代飞机，一代技术，现代飞机功能要求朝着超机动、超巡航、长寿命、高可靠、高隐身的方向发展。新一代飞机在材料、结构、工艺、功能上都与上一代飞机有很大的差异，复合自动化、数字化装配系统建设方面，以清华大学、浙江大学、中国航空制造技术研究院为代表的单位，面向新一代飞机装配需求研发了飞机大部件对合、部件自动制孔等数字化装配系统，解决了装配过程中的瓶颈问题。装配车间智能管控研究大多集中在智能装配排产、仓储管理与物流调度算法等方面，而对体现管控智能的基于大数据挖掘的自主决策分析、基于仿真模型的数字孪生技术方面的研究较少，也尚未实现成熟的工程应用。

1飞机发动机数字化对接安装工艺优势

首先，数字化对接安装工艺采用激光测量系统，定位飞机发动机的位置和形态，对比分析后再以站位控制系统将发动机调整到指定位置。基于数字化技术的对接安装平台及调整定位装置的精确度极高，有效规避传统对接安装过程中需反复手动调整发动机位置的麻烦，实现快速、精准定位。其次，飞机发动机数字化对接安装平台中设置电动机构，发动机位置及姿态的调整依靠专门的数字化调整装置及定位装置完成，大大减轻作业人员的工作强度，安装对接工作自动化水平明显提升，节约人力资源成本。最后，数字化对接安装在精准测量的状态下进行，不涉及传统装配过程中依靠人眼及工作经验进行操作的过程，装配误差被控制在最小范围内，发动机装配质量和效率更高。

2飞机发动机数字化对接安装工艺难点

飞机发动机装配作业系统化程度非常高，装配过程复杂，在装配过程中涉及到大量的零部件。由于发动机装配质量直接关系到飞机发动机性能的发挥及运行安全，因此对其装配过程的要求非常严格。装配過程中各道工序必须充分协调、联系，以此来保证发动机装配质量。在部分飞机发动机装配项目中，装配顺序非常灵活，以往采用人工装配的方式需要涉及到较多的作业人员，工序繁杂，受到人员行为、作业环境等因素的影响，发动机安装位置及姿态误差过大、需反复调整、发动机与机身结构相磕碰的问题时有发生，导致飞机发动装配进度及质量受到严重影响。飞机发动机装配过程带有离散性、小体量等特点，近年来飞行设备不断发展革新，发动机型号固定，其组建制造对精度的要求更高，型号相对单一可进行互换。在新型号发动机的装配上，由于其装配工艺设计尚未成熟，且无足够的装配经验可供参考，装配过程不确定性因素更多，影响装配质量及效率。

3飞机发动机数字化对接安装规划设计

3.1规划设计要点

我国飞机发动机数字化安装对接工艺研究起步较晚，在之后的规划设计中，应重点关注以下内容：①由我国自主研发的大型军民航空器还处于研制阶段，目前，对发动机的需求量还无法得出准确的估计，因此在设计脉动总装线时，建议采用模块化的设计方案，完成工艺重构及检测发展成熟后，再依照规划进行大规模建设。②飞机发动机脉动总装流程可被总结为飞机整机调姿、发动机调姿安装、安装后检查（主要进行姿态检查和通电检查），规划设计需重点关注该流程中的调姿和检查环节，并对二次装配过程中，各零部件的识别和存放方式进行创新。③飞机发动机装配生产线需与发动机的具体型号相适应，随着新型发动机研发任务的深入，型号更换、结构调整等工作频繁开展，此时就需要总装脉动线进做出一定的调整以适应新的发动机装配需求。想要实现不同规格、型号的发动机在同一生产线上进行装配，提高总装线的灵活性是关键。例如，融入多种用途的柔性工装，以降低工装存储空间，满足柔性装配、灵活装配的需求。同时，将下线功能及修理系统的完善考虑到规划设计当中。

3.2总装脉动生产线发动机安装案例

以大型飞机发动机装配为例，对一种新型的发动机装配系统进行介绍。基于数字化技术的大型飞机发动机安装彻底打破以往以钢丝绳吊装发动机的形势，消除发动机吊装过程中因柔性摆动而导致的发动机安装位置难以控制、安装精度不足的问题，真正实现可控的数字化发动机调姿过程。目前被提出的新型数字化装配系统结合刚性提升结构、支撑系统、数字化调控系统、气悬浮柔性补偿等模块，依照发动机与吊挂之间的连接形式，将前端主交点设计为铅锤销轴与球铰连接，预留间隙有限;将后端设计为插头与插耳连接，预留单边缝隙2mm，以提供更大的运动灵活性。飞机发动机快速、精准对接可通过对两交点依次进行精确调姿，以前交点为主，在完成一个交点3准确对接之后，再对其他交点的对接姿态进行调整，其余自由度通过自动补偿即可完成调姿。

结束语

综上所述，我国在智能装配领域各单点技术域上紧跟国外研究成果，突破了一系列关键技术并取得重要成果，特别是以数字化装配、装配仿真为代表的智能装配技术已实现工程应用。然而，飞机大部件智能装配能力建设涉及领域多、范围广，多学科、多专业交叉融合特点显著，是一项复杂的系统工程，现阶段单点技术突破与应用并不等于全局最优，如何采用先进的方法对智能装配体系能力建设进行整体性规划、全局性优化，已迫在眉睫。

参考文献：

[1]王青，梁琴，李江雄，等.飞机数字化装配机翼姿态评价及调整方法[J].浙江大学学报（工学版），2014，48（7）：1287–1294.

[2]卜泳，邹方，刘华东，等.蓬勃发展的数字化装配—中航工业制造所数字化装配技术发展现状[J].航空制造技术，2014，57（23/24）：54–56.

（作者单位：1.中航飞机汉中飞机分公司部件厂;2.中航飞机汉中飞机分公司制造工程部）