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我在西安造飞机

2019-05-13 08:16:55     来源:金坛新闻网     作者:刘欣

我在西安造飞机

新舟700渲染图。 西飞民机供图

  钻进0.5米见方的翼盒内部,漆黑一片,操作人员打开头灯,蜷起身子,小心冀冀地举起风钻,“吱……”开始在淡绿色的铝合金机翼上钻孔。

  新舟700(MA700)飞机的左右机翼对接,需要钻几百个孔,对接误差不能超过0.1毫米。“孔钻歪了,钻大了,这个机翼就直接报废了。”1992年出生的张兆璨是中航西飞民用飞机有限责任公司(以下简称“西飞民机”)的总装技术员,他的一项主要工作是编写飞机装配操作指令,告诉技术工人用什么工具,在何种条件下,以何种方式,完成哪些工作内容。“造飞机犯不起错误。”他说。

  新舟700是航空工业自主研制的70座级涡桨支线客机,身长30.9米,翼吊两台涡轮螺旋桨发动机,适用于800公里以内中短程支线运营。这一型飞机也是我国民用飞机“两干两支” (CR929、C919、ARJ21、MA700)发展战略的重要组成部分。2013年新舟700项目正式立项,目前已经进入生产试制阶段,预计首架机将于今年9月总装下线,并开展首飞准备工作。

我在西安造飞机

新舟700生产现场。西飞民机供图

  “等部件都交付,我就能痛痛快快地干活了!” 张兆璨为此已经做了4年多的前期准备工作,马上就能大干一场了。

  故障率为10-9的百万零件大“乐高”

  造过飞机的人很少,但玩过积木的人很多。简单地说,造飞机就相当于完成一项巨型“乐高”积木项目的研发和搭建工程。

  新舟700拥有数以百万计的零件。不难想象,挑战这个大“乐高”项目,是“痛并快乐着”。

  民用飞机制造业被称为“制造业皇冠上的明珠”。西飞民机青年领军人物、工程技术中心副主任孟凡涛告诉记者,“业内认为,民用航空产业对GDP的拉动作用是1∶80。如果向航空工业投入1万美元,10年后,航空工业及其相关产业能产出约80万美元的产值,同时,航空工业能为下游产业提供12倍于自身就业人数的新岗位。”

  目前,世界飞机制造业通常采用“主制造商+供应商”模式,西飞民机制造新舟700也不例外。作为主制造商,西飞民机承担项目的设计、制造、研制组织实施和管理等核心工作,此外,还有超过500个供应商为飞机定制和提供各种系统、部件、原材料等。“飞机制造对下游产业拉动很大,比如,航空电子产品更新换代很快,对各种先进材料需求旺盛,等等,那么配套的相关企业都会受益”。

  然而欲戴皇冠,必承其重。造飞机的复杂和繁琐程度也登峰造极。

  从飞机制造的整个流程来看,新舟700的打造大致可以分为立项论证、可行性论证、总体方案定义、初步设计、详细设计、生产试制、试飞取证、产业化等几大阶段。这短短两行字,浓缩的是数万人的心血。孟凡涛记得,公司上次进行校园招聘,就列出了气动、强度、结构、动力、飞控、电气等50多个专业的招聘清单。

  时间走到2019年4月,这些人终于摸索到“生产试制”阶段,这意味着,4.5万张图纸、数以百万计的零件、总距离超过80公里的导线,等等,即将在他们手中变成一架完整的飞机。

  除了复杂和繁琐,数以百万计的零件在紧密地排出漂亮的队形之后,还必须高效、安全地运转起来。“飞机的容错率非常低,造成灾难性后果的故障率不能高于10-9 。”人们无法接受飞机出故障,孟凡涛觉得,这是飞机制造者们“与生俱来”的压力。

  “造飞机,就是各种矛盾的妥协”

  西飞民机的另外一位青年领军人物、结构强度所副所长朱高尚对于安全的压力更有深刻的体会。他的工作是负责飞机结构设计和强度计算工作,也就是设计、搭建飞机的骨骼和皮肤,要“预计结构件到什么程度会破坏”。

  朱高尚意味深长地告诉记者:“造飞机,就是各种矛盾的妥协。”

  朱高尚的工作内容几乎永远处在自相矛盾之中。

  “一方面,我们要保证结构的强度、刚度等满足要求,就会尽可能地增加材料。但另一方面,我们还要保证飞机的经济性,要轻,才能够有更多的载客量。”为了在各种矛盾中取得平衡点,从立项到现在,朱高尚和同事的日子就在结构形式论证、选材、参数优化和细节再优化的步骤中循环往复。

  同时,飞机制造是一项高度集成、相互关联,“牵一发而动全身”的工作。除了自相矛盾,众多专业之间也存在着数不清的矛盾,所有人都在寻找那个“使整体最优”的解决方案。

  “就像走迷宫一样,走了很长时间,发现不了出口,看不到阳光。这样不行,那样也不行,我们就不停地摸索,去寻找阳光。”朱高尚说。

  比如,在给重量不达标的主起落架主接头减重时,对于朱高尚来说,最“舒服”的做法是直接调整这一结构的连接方式来达到目的,这就要求改动主起落架主接头的位置。“但总体专业的人说你不能这么改,否则影响太大。”朱高尚平静地说,总体专业负责飞机的总体布置,每一次调整和改变都会带来大量的计算、评估工作,完成后再和我们一起讨论,不断优化,以达成目标。

  “讨论方案,全部推翻,从头再来……” 经过数轮迭代,在首先满足强度、刚度、疲劳寿命、工艺要求等条件下,朱高尚所在的结构专业大妥协,总体专业小妥协,最终主起落架主接头的重量从112.3公斤降至86.5公斤。

  百万零件在装配过程中出现的冲突、矛盾不计其数,之前的辛苦工作被推倒重来也是家常便饭。“我图纸都定了,你又让我改”“我这儿都设计的挺好的,你现在说要动”“飞机就这么大,这个地方到底是用来铺电缆还是铺管路”……

  争论再所难免,但大家心中有一个共识:为了“整体最优”,“谁付出的成本最小,谁就妥协”。

  在机身总装配过程中,张兆璨和同事们也经常“妥协”。最近,他们刚接下安装“三轴加速度计”的任务。

  飞机在组装时,是先将小的零部件集成为机头、前机身、中机身、中机后机身、机身尾段、左右机翼和尾翼等几个大部件,然后将这些大部件都对接起来,再装备系统进行测试和试验。

  而“三轴加速度计”是为黑匣子传输飞机姿态等重要数据的部件,位于飞机中间部位,要求安装精度极高。如果在机翼部件组装阶段来安装三轴加速度计,人员活动空间大,操作快捷,但精度有可能无法达标;如果在张兆璨所在的总装配阶段来装,操作空间逼仄,进度缓慢,成本颇高,但精度有保障,“问题是万一机翼段安装的不达标,我们修改的代价就太大了”。权衡之下,总装配专业的人员领下了这一重任。