大国重器在眼前制造

严晴晴

中国商飞上海飞机制造有限公司是我们同济大学航空航天与力学学院的实习重镇，C919大型客机的总装处就在公司位于浦东新区的基地。第一次来到C919总装车间，我仰起头，那庞大的身影一下子飞进了我的心，那种震撼，甚至让我涌出了眼泪。

总装车间的震撼

C919的机翼采用的是从500多个翼型方案中优选出的超临界翼型。超临界翼型与人们印象中上凸下平的常规机翼剖面完全相反，它是上平下凸状的，可以大幅改善在跨音速范围（邻近音速的速度，通常指0.8～1.2倍音速的速度范围）内的气动性能。机翼的翼尖部分微微向上挑起，好像舞蹈演员在舞台上摆出的漂亮的手部造型，十分优美。机头部分，四块玻璃组成了圆弧形风挡，不仅流畅大气，也让飞行员的观察视野更广阔，这是C919区别于其他飞机的独特造型，大家只要看到这样的“机脸”就知道，这是中国研制的大飞机。

从正面看，前机身是一个巨大的圆筒状“铁家伙”，里头包含1600多个零件，1900多个工装项目。走到后面看，飞机尾翼采用的是国际上最流行的常规布局，除重要的连接接头是钛合金零件外，尾翼的绝大部分零部件均为其他先进的复合材料。不论怎么看，C919都让人着迷。

带领我们参观学习的刘老师给我们介绍了浦东基地的基本情况。浦东基地的面积相当于400个标准足球场，这里包括物流中心、复合材料中心、部装厂房、总装厂房、整机喷漆中心以及试飞站等多个厂房或大型区域。从空中俯视，厂房就像一个个方方正正的大盒子，这些盒子以灰色和黄色为主，寓意着“辉煌”。其中，部装厂房是装配飞机机头、前机身、中机身、后机身、机翼、尾翼等各个分散部段的厂房，它的体量非常大，将近40米长的飞机，首尾相连能排7架，据说光是它的钢结构屋盖就重达3000吨，当时还创造了国内厂房的面积纪录。

我们身处的C919总装车间也非常大，车间长305米，宽78米，约有三个半标准足球场的面积。这里配备了国际上最主流最先进的移动生产线，由于飞机要在其中不断移动，所以厂房需要更“长”些。一个个零部件随着移载平台慢慢往前移动，工人在定点工位上熟练地操作着，如同造汽车的生产线一样，加工过程井然有序。2015年11月，第一架C919大型客机在这里掀起了盖头，靓丽登场。未来，这里每年将承担150架C919大型客机的总装工作。

大型客机制造是一项高度集成的系统工程，一架C919大型客機有250万个零部件。把这么多零部件组合在一起，绝不是一件简单的事。

在总装车间，五六个技术工人正深入C919的“体内”，给飞机装上电缆、导管、系统设备，调试、安装发动机，安装座椅、座舱设备……只有在高度优化的工艺流程（加工和组装零件的顺序）的安排下，才能充分协调各方资源，精准完成工作。

“不仅编制工艺流程有很大的难度，有些装配任务可能看着简单，实际难度极高。”语罢，刘老师指向我匆匆几步就路过了的翼吊式发动机，又指了指它上面的机翼。

我返回驻足细看，两者相隔的距离仅仅不到1米，仿佛拿手一推就能碰在一起。但实际上，算上托架等器具，发动机的重量已经超过5吨，起吊过程中要保持平稳十分不易;再加上前后位置上的多点螺栓必须协调安装，每个螺栓孔径间隙只有0.1毫米，还要避免强行安装（否则会产生装配应力，留下安全隐患），如此一来，安装难度变得极高。刘老师说，第一次正式安装时，工程师们足足经历了3昼夜的鏖战。

随着我们脚步的前移，刘老师的讲解内容也更换了侧重点，变成了创新。他给我们举了一个已经投入生产应用的例子——柔性轨道制孔系统。“它看起来像沿着轨道爬行的‘机器人，又长着一张‘大众脸，很容易被人忽略。但在机前、中机身对接作业中，这台不起眼的机器发挥了大作用，把原本需要4名工人24小时才能完成的制孔工作在1小时内就搞定了，不仅速度快，而且精度高。”刘老师说，随着飞机制造智能化水平加速推进，在C919批量生产后，98%的钻铆工作都将由机器人完成。

智慧车间的智慧

随后，刘老师带我们来到了智慧数控车间。传统数控车间内常见的景象是穿戴好防护设施的技术工人正忙碌地操作机器，而智慧数控车间里则几乎看不到工人的身影，取而代之在地面奔走的是运载机器人和AGV小车（装备自动导航装置的运输车）。

小车约半人高，按照规定的路线穿梭于设备间，对我们这些“外来者”不闻不问。虽然小车不是拟人化的机器人，但认真工作的样子看着还是十分可爱，我和几个实习生故意走上前去想挡住它的路，它便原地转个弯，绕过我们，“高冷”地抱着一车金属碎屑潇洒而去，让我们的坏念头失算。

在这里，不仅这些会动的设备，包括数控机床乃至物料架和托台在内的所有设备都被植入了一根用于信息交互的“神经”，可以进行“交流”。刘老师告诉我们：数控机床将零件加工好后，便会“通知”运载机器人去取件，并“唤醒”水箱对零件进行超声波清洗，随后由AGV小车“扛着”托架和零件运出车间，整个过程都是无人化作业。

早先我的注意力都在AGV小车身上，几乎没有关注到智慧数控车间的工作人员。定睛一看，我发现他们的工作更加高科技：他们戴着AR眼镜，通过手指在空中点动虚拟的屏幕来调取资料，好似一个只有在电影里才会出现的未来场景。刘老师介绍，他们是“设备管家”，通过虚拟的屏幕实时监控设备的运行情况。当进入油箱作业的一线工人戴上AR眼镜时，他眼前的景象还能同步传递到其他技术人员的平板电脑上，以实时获取远程技术支持，真可谓科技感十足。

复合材料势头猛

从智慧数控车间出来，绕过一块篆刻着“让中国的大飞机翱翔蓝天”的巨石后，我们到达了复合材料中心。一进大门，我就像是走进了一个陈列馆。展柜上摆放着大大小小的由复合材料制成的试验件，它们都是新材料、新工艺成果，不仅被用作受力实验的测试对象，也验证了设计阶段各种工艺的可行性。这里的复合材料试验件数量高达8000多件，都是研究人员经过不断尝试后收获的成功果实。

其中，最为壮观的当属七米梁。7米梁承受着大部分机翼的弯矩和剪力，类似于我们抬起手臂呈“一字”时骨骼起到的作用。7米梁高高的个头直冲天花板，如此庞大的“零件”，要在制作中保证它的精度，需要先进的加工技术。“随着航空材料的发展，传统的金属材料正在被更轻、更强的复合材料所代替，”讲到这里，刘老师开了个玩笑，“几十年前，人们将飞机称作‘铁鸟，但在未来，飞机的别称可能就要改为‘塑料飞机了，因为复合材料多以树脂为基体呀。” 虽然我国民用飞机复合材料结构应用技术的研究起步晚，基础相对薄弱，但经过研究人员的不懈努力，如今已在一些方面实现了跨越式的发展，制造“塑料飞机”再也不是梦。

随着参观脚步的深入，我的目光又被一个“大块头”——5.5m×21m的巨型热压罐吸引了。热压罐是制作航空复合材料零件的主要設备，没有它，很多复合材料零件就无法制造。“C919飞机不少部件使用的都是复合材料，这个‘大块头可是我们的‘大宝贝！” 刘老师自豪地说，“它是中国目前最大的热压罐，不仅体型巨大，并且非常重，罐体装满水后达900多吨，必须放在特制的场地上，否则会把地面压坏。陆地上没有大货车能载得动它，所以它是被分段运进来的，焊接组装工作也是在这里完成的，前后足足用了四个月！” 在航空工业领域，制造大型复合材料结构件都需要用到大型热压罐，而大型热压罐成本非常昂贵，这也是限制复合材料发展的一大原因。据说这个大型热压罐的造价高达1亿人民币，能目睹到体型如此之大的热压罐，我感到非常荣幸。

责任编辑：曹晓晨