A350机翼创新装配工艺

A350机翼创新装配工艺

空客A350机翼是航空制造领域的一项重大创新，它采用了先进的复合材料和创新的装配工艺，不仅提高了飞机的性能，还降低了制造成本。本文将详细介绍A350机翼的设计特点、制造材料、装配过程以及新建的机翼总装配厂房。

机翼的主要作用是提供升力，但它们的功能远不止于此。机翼上装有多种控制面，包括缝翼、襟翼、副翼和扰流板等，这些系统共同作用，使飞机能够在起飞、降落和飞行过程中保持稳定和可控。此外，机翼还用于储存燃料，并作为发动机的固定点。

A350机翼融合了最新的机翼设计特点，经过4000多小时的风洞测试，成为有史以来效率最高的机翼之一。其结构主要采用碳纤维复合材料，仅在固定前缘、翼肋等部位使用铝-锂合金，部分连接件使用钢和钛合金。主受力结构如上下壁板和前后梁，采用赫氏（Hexcel）HexPly M21E/IAM碳纤维复合材料。

新建机翼总装配厂房

2011年10月14日，英国首相戴维·卡梅伦在威尔士正式启用空客投资4亿英镑的新机翼厂房。该厂房位于弗林特郡布劳顿，是英国近年来建造的最大制造厂之一，占地面积超过温布利体育场，专门用于A350 XWB远程飞机系列的机翼组装。

该厂房最终将雇佣650名员工，为空客菲尔顿和布劳顿工厂创造1200多个工作岗位，同时支持英国供应链中5000多个高技能/高价值岗位。英国航空航天公司在飞机及其发动机上投资超过30亿英镑，这巩固了英国作为全球航空航天制造中心的关键地位。

威尔士第一部长卡文·琼斯表示，这家世界级工厂的开业对威尔士来说是一项重大成就，也是政府努力创造私营部门增长的一个实实在在的例子。空中客车公司首席执行官汤姆·恩德斯表示，新工厂是空中客车全球布局的主要支柱，标志着A350计划的一个重要里程碑。

新建工厂装配线专门用于装配A350 XWB系列的所有成员的30米长机翼，该系列计划于2013年底投入使用。布劳顿占地700英亩的空客工厂目前雇佣了6000名员工，专门从事机翼生产，拥有70多年航空航天制造传统。在过去十年里，该工厂已投资超过18亿英镑，确保其成为世界上最现代化的同类工厂之一。

机翼装配过程

A350 XWB机翼装配系统被称为“脉冲线”。机翼盒由自动导向车移动，完成整个过程的每一步：从结构到自动钻孔，再到螺栓连接，最后从夹具上取下。具体来说，空中客车公司的技术人员首先组装机翼的带车轮铝制框架（Jigless Assembly）。在框架中定位、夹紧壁板、梁和肋。然后，进入自动钻孔站位，钻出正确的连接孔，然后进入螺栓连接站位，将所有零件固定在一起。

整个装配过程均处于当空中客车公司为A350设计机翼框架时，它被创新设计成水平形式，而不是传统的垂直形式的固定型架。突出的优点是长达~30米、重达十几吨的机翼在装配过程中不必由垂直转变成为水平状态。大量紧固件钻孔、安装工作由自动化机械完成。

空中客车公司选择美国Electroimpact公司来设计和改进水平装配型架，因为该公司之前曾为空中客车公司设计机翼制造系统，包括A320、A330、A340、A400M和A380。Electroimpact公司为A350机翼设计的装配系统由几个工作站组成，在这些工作站中，框架将机翼骨架固定在适当的位置，同时通过一系列钻孔、螺栓连接和固定操作来连接上部和下部蒙皮面板。自动化机器执行所有翼肋到翼梁的组装操作。一些工人监督这些机器，而另一些工人则执行选择性的手动操作。

机翼装配的三大挑战

根据Electroimpact公司的戴蒙·格里菲斯的说法，在水平装配机翼时，有三个主要挑战。首先，~30米长的机翼必须离地足够高，这样工人才能很容易地从上面或下面接近机翼，钻孔、螺栓连接和定位机器才能很容易地在下面通过。第二个挑战是在机翼周围留出足够的空间，并确保工人轻松进入工作。第三，该系统还需要是可扩展的，以适应随着时间的推移产量的增加。

为了应对这些挑战，Electroimpact公司与博世力士乐合作，为该系统开发了两种类型的铝型架工作台。内侧平台长14米，宽6米，位于机翼最宽的部分，下部通道平台采用铰链式翻转地板，像拼图一样连接在一起。然后，总共有四个内侧和36个下部通道平台，用于为工人提供跨越每个机翼长度和宽度的完整通道。这些平台与AGV一起移动到位。

空中客车公司为该平台系统支付了约70万英镑，但表示这是一个非常划算的举措。通过使用自动地面车辆（AGV）将机翼移动到工厂的不同工作站。自动引导车使大型机翼在工厂地板上安全移动变得容易。这种制造效率减少了生产时间；将转移过程中发生事故和损坏的可能性降至最低。

70号站位是进行机翼装备活动的地方。80号站位是我们进行翼盒组装过程的地方。85号站位是翼盒顶部和底部的机器人全自动钻孔。上述工作从“水平框架”开始，转到各个站位完成工作，组成一个先进的复合材料机翼装配系统。

机翼组装完成后，吊出装配型架，运到架外工作站位。进行架外安装、测试工作：

• 安装飞行控制系统，如副翼、空气制动器、襟翼和前缘缝翼。
• 测试电气、液压和气动系统。

上述工作完成后，机翼被装载到空客的“白鲸”运输机上，飞往该空客位于德国不来梅的工厂。一到不来梅，空中客车团队就开始安装所有的“高升力”系统和液压系统。同时对机翼前面检查，寻找任何碎片、电缆夹、连接泄漏或油漆和表面缺陷。一旦质量保证团队对此感到满意，机翼将作为乘客进行最后一次飞行，登上“白鲸号”前往图卢兹，在此空中客车总装线与机身进行对接。

空客创新装配工艺另结硕果

2014年波音公司启动777X研制工作。其中主要工作是研制带折叠翼尖的复合材料机翼。机翼主要受力结构采用787所使用的, 东丽（Toray）T800H/3900-2B复合材料。在西雅图埃佛雷特投资10亿美元，新建造13万㎡的机翼制造厂房。在此厂房里制造上下壁板、前后梁、完成机翼的装配工作。翼盒装配采用类似A350机翼装配的“水平式装配框架”；自动机械钻孔、安装紧固件。

编后感言

商飞C919最初机翼要用复材制造，项目进展不久改用铝合金。这一来，使我国失去跨过复材制造机翼的门槛。现今，C929的机翼要用复材制造，但这个门槛比当初高多了！根据复合材料制造的，又大又重的上下壁板、前后梁的特点，若再沿用传统装配工艺，制造难度以想象。特别是用传统固定、垂直翼盒装配型架。本文中介绍的用于定位：上下壁板、前后梁、翼肋的“水平式、带车轮框架”，实际上是空客一直推广的“Jigless Assembly”，直译为“无夹具装配”。无夹具装配是一种通过最大限度地减少特定产品的型架、夹具和工具来降低成本并提高飞机制造工具系统灵活性的方法。C929复材机翼已经是继B787、A350、B777X的第四款。十多年过去了，它总得比前三款，有进步、有亮点。C929翼肋若使用热塑复合材料制造，无疑将是一个亮点。