起飞中国航空装备制造业

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1、起飞！中国航空装备制造业起飞！中国航空装备制造业飞行器结构整体化制造工程中的焊接/连接/成形技术 大飞机需要举全国之力专访中国科学院院士 曹春晓 国内外高速高效加工领域研究现状分析比较 北京埃森焊接展上海开幕 P11P03P06P16P232009年5月 总第136期02 2009年05月 机械工程导报热点聚焦 Current Topic起飞！中国航空装备制造业飞行器结构整体化制造工程中的焊接/连接/成形技术专家连线 Expert Opinion大飞机需要举全国之力专访中国科学院院士 曹春晓从鲲到鹏的蜕变访北京第一机床厂总工程师、高级工程师 刘宇凌产业趋势 Trends国内外高速高效加工领域研

2、究现状分析比较2020年前重点发展的先进成形技术分析ESSEN专栏 Column北京埃森焊接展上海开幕展商展品教育培训与认证 Education, Training and Certification 2009年国际工程教育大会管理新知 Management Insight创新的边界学会动态 CEMS News行业新闻 Trade News期刊精粹 Collection of PeriodicalContents 机械工程导报 月刊 1998年创刊 2009年第4期（总第136期） 2009年5月20日出版主 办：中国机械工程学会工作总部 地 址：北京市海淀区首体南路9号 主语国际4号楼11层

3、 邮 编：100048 电 话：010-68799049（前台） 010-68799045（编辑部） 传 真：010-68799050 Email：huixuncmes.org 网 址：www.cmes.org 主 编：陈超志 责任编辑：文佳佳 出 版：机械工程导报编辑部 发 行：中国机械工程学会工作总部 Mechanical Engineering TrendsP11P03P14P16P19目 录P03P11P06P16P14P19P23P24P27P29P30P32P26机械工程导报 2009年05月 03起飞！中国航空装备制造业文/机械工程导报编辑部制造技术及装备高层论坛” 。此次论坛由

4、中国机械工程学会、中国航空学会、天津市科学技术委员会、天津市科学技术协会四大机构联合主办。论坛主题是 ：在新形势下发展自主创新的航空装备制造业。下文撷取众多到会专家之观点进行综述。飞行器结构整体化制造工程中的焊接、连接、成形技术飞行器（含飞机及其动力装置）结构整体化设计与制造是航空科技发展的一大趋势。在飞行器结构整体化设计与制造工程中关键技术的特点主要有四 ：其一，复合材料结构件整体化制造技术不断创新，从而使复合材料用量大幅提升成为可能 ；其二，数字传递贯穿于设计与制造的全过程，从而为信息化、数字化制造技术广泛采用，高效率制造整体壁板、梁、框结构和实现柔性装配成为可能 ； 其三，先进焊接、 连

5、接、 成形技术的创新发展，为设计全新轻合金结构注入新理念，从而使轻量化、长寿命、高可靠的轻合金整体结构件低成本制造成为可能 ；其四，先进焊接、连接、成形技术的创新发展，使动力装置系统高温热端部件的新材料、新结构加工、成形整体制造成为可能。这些整体结构件制造关键技术的突破，丰富了航空制造体系，形成了诸多特定的制造技术集群和新的专业化制造技术领域。 中国工程院关桥院士侧重针对上述关键技术的后两个特点，从三方面分别阐述了焊接、连接、成形技术的创新性进展及其在航空制造工程中的应用与发展趋势。 就轻合金整体结构的焊接、连接、成形制造而言，在飞行器结构整体化制造的发展中，电子束焊接、激光焊接等高能束流焊接

6、和摩擦焊接、扩散热点聚焦 Current Topic2009 年 5 月 18 日是一个具有历史意义的日子，由天津工厂组装的首架国产空客 A320 飞机，在天津滨海国际机场试飞成功。2007 年，中国大飞机项目正式立项，2008 年 5 月，中国商用飞机有限责任公司在上海揭牌成立，标志着中国的“大飞机”研制工作开始实质性启动。国产大飞机的首个型号已正式命名为 C919。航空领域重大事件令人应接不暇，中国航空工业集团战略整合、 天津空客A320系列飞机总装线投产、国产新舟 600 下线、国产 ARJ21-700 下线、COMAC919 大型民用客机招募零部件供应商。中国航空制造技术和装备的发展则

7、是我们最关注的，也是中国飞机问鼎蓝天的关键。2009 年 4 月 21 日，在天津滨海新区召开了“领先接触民用飞机中国工程院院士 关桥04 2009年05月 机械工程导报焊接等固态焊接两大类焊接方法的技术推动力显示出强劲的势头。从对过去半个世纪以来航空焊接技术发展的趋势分析来看，在诸多焊接方法中高能束流焊接和固态焊接技术在航空制造工程中的应用面在不断地扩大。谈及高能束流焊接、连接、成形与加工技术的发展，关院士指出，减重和低成本，是彰显飞行器高性能的重要设计与制造技术指标。高能束流（电子束、激光束）焊接，是满足这些技术要求，实现轻合金结构整体化制造的首选方法。在发动机制造中，采用电子束焊接制造压

8、气机转子部件也是一个整体化制造的典型范例。近年来，在激光焊接、连接、成形、加工制造技术集群中，用于飞行器结构整体化制造最突出的进展是飞机带筋壁板整体化焊接制造。固态焊接、连接、成形与加工技术的进展方面，在当代飞行器性能大幅提升的需求牵引下，扩散连接 (DB)技术不断创新发展。已经有用扩散连接制造飞机钛合金整体承力梁和框及波纹夹层壁板结构的成功先例 ；在高性能发动机上，过渡液相连接 (TLP)用于定向凝固气冷叶片或空心单晶叶片的制造技术日臻成熟。一代材料，一代飞机中国科学院曹春晓院士回顾了一百多年来飞机机体材料结构变化的历程，从二十世纪初开始进入新的发展阶段，其特点是 ：飞机机体材料结构已以复合

9、材料为主、钛合金用量不断创新高、铝合金和钢仍占不可或缺的地位。然后详细分析了出现这一新格局的原因，并在此分析过程中很自然地呈现出复合材料、钛合金、铝合金和钢等四大结构材料近期发展的众多亮点。曹院士在报告中指出，以T800S/3900为代表的第三代 C 纤维环氧树脂复合材料已用于波音787，波音787复合材料整体机身段是新一代大型飞机材料技术的第一亮点。F-22和F-35率先采用复合材料大型整体结构进气道，液态复合成型（LCM）和自动化铺层等新型制造技术的发展和应用如虎添翼地促进了复合材料的扩大应用。数值模拟、热等静压和新型热处理等关键技术的应用促进了钛合金大型整体复杂构件精铸技术的突飞猛进，拉

10、伸强度、断裂韧度、疲劳性能、抗蚀能力均明显优于300M的A100超高强度钢已正式应用于F-22和F-35的起落架。此外，曹院士认为，A380 率先在中央翼盒上大量采用复合材料是新一代大型飞机材料技术的另一亮点，新一代层间混合复合材料的出现进一步扩大了复合材料的应用范围，高强 型钛合金和高损伤容限 + 型钛合金的全面推出，特别是 A380 用的特大 Ti-1023 起落架模锻件和 F-22 用的特大 Ti-6A1-4V机身隔框模锻件的亮相吸引了人们的眼球，A380 率先采用全钛挂架反映了钛合金飞机构件在材料选用和结构设计等方面的技术更趋完整成熟。21 世纪推出的“最新法宝”7085合金扩大了美国

11、在铝合金领域的优势，为特大铝合金锻件在 A380 上的应用开辟了道路，第三代铝锂合金的崛起，促使曾大起大落的铝锂合金东山再起，已正式选用于A350、 A380的地板结构等。我国制造装备发展的技术路线 中国工程院卢秉恒院士报告的主要内容为以下四个部分 ：一是中国制造业发展的三个里程碑与装备制造 ： 家电制造、汽车制造、飞机制造，装备制造始终是决定其技术价值和自主发展能力的关键因素。二是汽车、飞机制造业对制造装备的重要需求， 具体体现在高速、 精密、复合、极端制造对装备的需求等。 “高档数控机床与基础装备”国家重大专项已就上述产品分别设立了项目。根据我国机床制造业的发展，该专项项目还需滚动发展，以

12、追赶国际新水平，争取某些产品的超越。三是我国高档数控其他制造装备发展的瓶颈，国内产品精度保持度差、自主开发能力弱。就零部件制造而言，高中档数控机床的重要零部件及数控系统大部分甚至 100% 依靠进口 ； 在可靠性方面，国内外产口在无故障工作时间上有数百小时与数千小时之差。此外，强调了共性技术的重要性，掌握共性技术是不断实现工艺装备创新的中国科学院院士 曹春晓中国工程院院士 卢秉恒热点聚焦 Current Topic机械工程导报 2009年05月 05关键，不能仅满足跟踪国外技术，满足已有设备类型的生产。应勇于面对新的工艺需求，创新开发新装备，引领国际装备制造技术。四是产学研用结合之路，除了企业

13、努力提高可靠性和精度保持性外，产学研的结合寄希望于企业在开发规划、研究的主动性、资金的投入、研发条件建设等方面真正成为创新的主体。同时，高校等的科研人员也必须深入企业，针对产品的实际问题，开展共性技术研究。重大专项的启动，使产学研用的结合有了个良好的开端。我们还必须不断的进行机制创新，寻求产学研用结合的有效途径。空客中国A320系列飞机天津总装线项目介绍天津滨海临空产业区航空产业区（航空城）是空客中国 A320 系列飞机天津总装线项目所在地。天津港保税区管委会副主任、空客 （天津） 总装公司董事长赵海山介绍，作为滨海临空产业区的重点建设项目，空客中国 A320 系列飞机天津总装线目前整体运行良

14、好。总装线占地面近 60万平方米，采用空客公司目前最先进的移动站位技术，将空客公司提供并由汉堡运至天津的飞机前后机身、机翼等大部件和其它供应商提供的发动机、起落架、座椅等进行总装、喷涂、测试和飞行试验，并交由空客公司独资的空客（天津）飞机交付中心进行客户交付。目前总装线包括总装厂房、喷涂厂房、 大部件库、 物流中心已基本交付，喷漆车间、办公楼、动力车间、后装车间、燃油试车间等其余建筑均在最后的安装调试阶段，第一喷漆车间和垂直尾翼喷漆间已开始运行。总装线厂区将在 2009 年 11 月达到整体完工。就在今年 3 月 23 日，第 7 架飞机进入总装厂房开始组装，第一架飞机预计于今年 6 月份正式

15、交付，年内计划总装飞机 11 架。总装线将于 2011 年达到月产 4 架飞机的成熟速率，预计截至 2016 年第一季度交付 A320 系列飞机 284 架。发展先进数控装备 满足民机制造需求中航工业北京航空制造工程研究所研究员陈小明分析了民机产品的安全性、舒适性、经济性、短周期发展趋势，同时指出，新材料、新结构、新工艺的不断发展，对民机零件加工制造数控装备提出了新要求，除了在加工效率、加工质量、功能及配套等方面的进一步提高外，先进航空数控装备正在向大型、精密、智能、专业化的方向发展，其专业性、功能性、可靠性水平相对通用装备有了很大的提高。在市场需求的带动下，用于民机零件加工制造的先进数控装备

16、正在快速发展，并且具有良好前景。国内装备制造业借助近年来国民经济的快速增长，通过引进技术、合资合作、并构重组、迁建改制、加大技术改造和新产品开发投入等措施，得到了长足发展，技术水平快速提高。虽然，在目前条件下，用于民机制造的专用先进数控装备，国内差距还比较大，如铺带机、铺丝机、长桁加工机床、用于机身蒙皮加工的柔性工装系统、自动化装配设备等，在国内都只是刚刚开始研究，还不能提供成熟产品进行生产应用，但在高档数控机床方面，发展相对较快，国内可以提供部分产品替代进口设备，用于民机零件加工制造。天津港保税区管委会副主任、空客（天津）总装公司董事长 赵海山热点聚焦 Current Topic中航工业北京航空制造工程研究所研究员 陈小明奖项姓名单位一等奖 刘远伟江苏淮阴工学院江苏省数字化 制造技术重点建设实验室二等奖 盖秀颖中国科学院金属研究所二等奖 林 仲福建多棱钢业集团公司二等奖 李学忠天津工程机械研究院三等奖 丁光健安治化工三等奖 王社昌西安重型机械研究所有限公司三等奖 蔡志武江铃汽车股份公司技术中心三