现代飞机数字化制造技术之研究

肖冬

（航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁 沈阳110000）

现代飞机制造是一项复杂且系统的工程，一旦某个环节出现问题，都可能对飞机的整体质量和性能造成影响，由此会给飞机的安全航行埋下隐患。为有效避免这一问题的发生，可在现代飞机制造的各个环节中，对数字化技术进行合理应用，从而确保飞机的制造质量，提高工作效率。借此，下面就现代飞机数字化制造技术展开研究。

1 现代飞机制造中数字化技术的重要作用

1.1 提质增效

现代飞机制造包括零部件制造、装配、总装等环节，整个制造过程必须严格按照设计要求进行操作，虽然飞机的发动机、机载设备、仪器仪表、液压系统等，并不归属于飞机制造的范畴，而是由专门的生产厂家负责制造，但这些成品在飞机上的安装以及与系统的联结和线路的敷设，却全部需要通过总装来完成，由此使得现代飞机制造的复杂程度进一步提升。为在确保飞机制造质量的基础上，加快工作效率，可将先进的数字化技术应用于飞机制造的各个环节当中，从而达到提质增效的目标。

1.2 过程优化

在现代飞机的制造过程中，通过数字化技术的应用，能够将飞机中的关键参数，按照一定的比例集中到三维立体可视化模型当中，这是对传统飞机制造过程的优化改进，摆脱了平面图纸的限制，相关的工程量随之减少，制造过程得以简化，参数的正确性得到可靠保障。在现代飞机制造中，数字化技术主要是依托计算机来完成各种工作，只要输入正确的参数和指标，借助三维可视化技术，便可清楚地看到飞机中各部分的材料信息。同时，现代飞机制造要求模型具有较高的精密度，为使飞机制造达到工艺要求，必须不断提升制造过程的精确度，从而使零部件与真实水平相同。可见，数字化技术的应用，能够使飞机的制造过程得到进一步优化。

2 现代飞机制造中数字化技术的具体应用

在现代飞机制造中，通过数字化技术的合理应用，不但能够使制造过程得以优化，而且还能在提升飞机制造质量的前提下，提高工作效率。正因如此，使得数字化技术在飞机制造中得到越来越广泛的应用，具体体现在如下几个方面：

2.1 数字化测量技术的应用

2.1.1 数字校准与补偿技术。在现代飞机制造中，壁板和框梁是较具代表性的零部件，它们的精度与数控加工设备有关。通过数字校准和补偿技术的应用，能够使数控加工设备的精确度获得大幅度提升，由此可使壁板和框梁的制造精度得到保障。可借助空间精度补偿的方法，对数控加工设备运行中产生的误差进行修正，这样能够生成误差偏差，以此为依据，可以修正空间定位误差。例如，美国某科研机构在5 轴和6 轴的数控加工设备当中，对空间误差补偿技术进行应用，将激光跟踪仪与靶球进行完美结合，由此可快速、精确地完成设备调校工作。同时，为最大限度地减小激光跟踪仪的误差，引入多变测量的方法，从而大幅度提升了数控加工设备的误差测量与补偿精度，给飞机壁板和框梁的制造精度提供可靠保障。

2.1.2 力学性能数字化测试技术。飞机归属于航空器的范畴，要求其能够在空中保持稳定的飞行状态，为此，在飞机制造过程中，需要对整机进行力学性能测试，如起落架落震试验、静力学试验等等。采用传统的测量技术进行上述检测试验时，仪器设备以位移计和应变片等为主，实践表明，测量结果的精度偏低，并且效率也不是很高，由于只能对有限的点位参数进行采集，致使数据无法充分发映出产品的力学性能。为有效解决这一问题，可在飞机制造的力学性能测试中，应用数字化测试技术，如ESPI（电子散斑干涉）技术、DIC（数字图像）技术等，对产品或材料的变形及应变进行全面评价。例如，运用激光检测技术对飞机的机翼和前起落架进行位移精密测量，并使机头和机尾在重力作用下产生应力应变，对其力学性能进行检测。

2.2 数字化仿真技术的应用

数字化仿真技术是指借助仿真软件和硬件，完成相关的仿真实验，通过数值计算和问题求解的方法，对系统的行为过程进行如实反映的一种先进技术，它在现代飞机制造中的应用，能够使工作效率获得显著提升。数字化仿真技术在飞机制造中的应用主要体现在如下几个方面：

2.2.1 零部件制造。飞机是由诸多零部件和系统组合而成的具有飞行能力的现代化装置，零部件加工制作是飞机制造的核心环节，在该环节中，可对数字化仿真技术中的有限元分析软件进行应用，优化零部件的加工工艺，这样不但能够使零部件的制造成本随之降低，而且还能使零部件的加工质量有所提高，各种工艺方面的问题也能得到有效解决。比如，飞机中的橡皮囊成型、蒙皮拉形等均可应用有限元分析软件。除此之外，在飞机复合材料的制造中，也可对有限元分析软件进行应用。

2.2.2 飞机装配。在现代飞机制造中，装配是较为重要的一个环节，为提高装配质量，加快装配效率，可对数字化仿真技术中的DELMIA（互动制造）软件进行应用，据此对整个装配过程进行仿真。如检查飞机工装的合理性，通过对各个部件及总装过程的仿真，判断装配股是否合理，采用该工艺对飞机进行装配，能否达到预期中的质量目标。

2.2.3 新机生产线布局。在飞机制造过程中，当需要对新机生产线进行布局时，可对生产线仿真软件进行应用，以此来分析车间及各条生产线的设置情况，据此对布局方案进行编制，从而达到优化资源配置，提高生产能效的目的。

2.3 数字化信息处理技术的应用

对于现代飞机制造而言，数字化技术应用的最终目标是实现设计与制造过程无纸化，使制造中的主要依据、工艺信息、设备信息以及知识工程等内容，全部由计算机数据处理技术来实现。飞机制造是一项较为复杂且系统的工程，其中涉及诸多方面的信息，通过数字化信息处理技术的应用，能够使飞机制造中的信息孤岛问题得到有效解决，从而使各个制造环节中的信息变得更加畅通，保证信息传输的高效性、实时性、完整性和准确性。由于信息是在计算机网络中进行传输与存储，所以只需要确保网络畅通即可。数字化信息处理技术现已成为飞机制造中不可或缺的关键技术之一，其对飞机制造体系的运行情况具有直接影响。在飞机制造中，数字化信息处理技术涉及诸多方面，各种处理软件分别管理不同的信息，通过信息整合，能够使飞机的制造效率得到进一步提升。

2.4 智能集成技术的应用

在现代飞机制造中，可以运用数字化技术中的智能集成技术，将各种软件和硬件集成到一起，形成智能化制造系统。其中可用于智能化制造系统的软件有CAD/CAE/CAM、CAPP 以及PDM等等，硬件有工业机器人、数控单元等等。通过运动单元与执行单元的搭配组合，利用数控编程的方法，完成智能制造系统的构建。由于该系统集成了诸多先进的技术，从而可以最大限度地发挥出每种技术的优势，有助于飞机制造过程的优化。

3 结论

综上所述，在现代飞机制造中，可以对数字化技术中的测量技术、仿真技术、信息处理技术以及集成技术进行合理应用，由此除了能够使飞机制造质量得到有效提升之外，还能提高工作效率，这对于飞机制造整体水平的增强具有重要的现实意义。在未来一段时期，应加大对数字化技术的研究力度，除对现有的技术进行优化之外，还应开发一些新的技术，从而为飞机制造提供技术支撑。