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浙江大学科研团队深耕航空制造重要领域,攻克飞机装配核心技术难题

潜心十五年,装配出好飞机

发布时间:2018-06-11来源:浙大新闻办作者:者也浏览次数:6

随着我国自主研制的新一代隐身战斗机歼—20正式列装空军作战部队,肩负保家卫国使命的新型战鹰,终于在祖国的苍穹下振翅翱翔。

以歼—20为代表的跨代飞机,对装配准确度和连接可靠性提出了极为苛刻的要求。浙江大学飞机装配创新团队通过15年的“加速跑”,攻克了飞机装配领域的一系列公认技术难题,开创了我国飞机自动化装配新局面。


现代飞机装配核心技术买不来

飞机装配是缩短飞机制造周期、降低制造成本、保障制造质量的关键环节。直到20世纪末,我国飞机装配技术整体上仍较落后。当时的飞机装配,基本上完全依赖工人的肉眼观察和纯手工操作,自动化水平低,质量难以控制,问题不可溯源,装配效率低,严重影响了飞机性能、可靠性和使用寿命。

中国也尝试过引进、改造、升级的速成方法来改变窘境,但难以突破长期的技术封锁和市场垄断。国内某单位曾尝试扩展进口的老旧钻铆机功能,但与国外供应商多次协商后仍无功而返。“有了自己研制的装备,才能科学地设置系统参数,全面贯彻工艺需求,装配出高品质的飞机。”浙江大学先进技术研究院副院长、飞机装配创新团队负责人柯映林教授说。

“真正的核心技术是买不来的,中国人必须自己干。”怀揣这个信念,2003年,浙江大学飞机装配创新团队结合国家重大战略需求,从航空制造加工工艺基础研究转向飞机装配工程关键技术攻关。依靠跨学科、跨领域的科学研究,团队攻克了装配连接失效、制孔失准、定位变形三大国际公认的技术难题,成功研制了动态成组定位系统、移动机器人制孔系统、环形轨道制孔系统、5+X轴专用机床制孔系统、卧式双机联合钻铆机等全产权、全配套的飞机自动化装配原创装备,为运—20、歼—20、运—9等9个重点型号飞机的成功研制和批量生产提供了工艺、技术、装备及系统的重要支撑。

技术国产化,创新是关键。自动钻铆机是功能集成度和技术复杂度极高的航空制造工艺装备。相较于同类产品,浙大研制的卧式双机联合钻铆机仅钉头的齐平度就从0.05毫米提高到0.02毫米。“这项技术的核心是在制孔、锪窝、检测、送钉、注胶、插钉、压铆等飞机壁板装配的工艺过程中全部实现自动化,故障率小于1‰,其中钻铆机的原创设计是赢得国际竞争对手尊重和赞誉的杀手锏!” 伴随着团队成长的浙大发展委员会副主席陈子辰教授说。


创建我国首个飞机自动化装配技术体系,实现大规模应用

众所周知,一块手表,即便是相同的零部件,不同国家的组装,产生的价值常常截然不同。究其原因很大程度在于装配工艺。飞机的组件、部件、大部件和整机的自动化装配是一个多系统的复杂集成过程,更需要精湛的装配工艺和科研团队的支持。

“要拥有完全自主知识产权的飞机装配核心技术,建设一支团结拼搏、勇于创新的团队是关键。”陈子辰说。

团队负责人柯映林教授20多年精心于航空制造装配技术研究及装备研发,以身作则,干在一线,还善于团结汇聚不同学科专业科研骨干,发挥团队作用。2010年,浙大团队迎来了运—20的第一个生产线项目,即中机身自动化装配。当时,项目的最大困难在于没有人工的装备工装以备使用。“说白了,如果我们的技术不能如期完成相关生产要求,整个项目就要因此停步。”团队负责人回忆,“这是考验我国自主研发的自动化装配技术和系统水平的关键时刻。”

毕运波,团队中年轻的技术骨干,2003年团队刚组建时,他还是一名刚转博的研究生。他回忆说,研制初期最多的就是出差,要现场调试各种装备和系统,常常是打着“飞的”奔波于科研基地与工程现场间。团队成员李和军和同伴们要在3天之内完成某个任务。一天深夜,李和军还在设备上调试。“来一个扳手。”李和军转过头去接时,发现递过来扳手的是浙大机械工程学院李江雄教授。“看到李教授充满血丝的眼睛,我再一次坚定了自己留在团队的初心。”李和军说。其实也有轻松的工作向团队成员伸出过橄榄枝,而且收入还比现在高,但李和军始终觉得,“当看到国家新一代飞机因为我们的努力而顺利起飞时,大家的付出都是值得的”。

针对飞机装配技术的高度集聚性和应用复杂性,团队开发了柔性定位、精准制孔、自动化钻铆等共性技术集成应用平台,与航空工业西飞、成飞、陕飞等飞机制造主机厂持续15年深度合作,创建了我国首个涵盖组件、部件、大部件和整机的飞机自动化装配技术体系,实现了飞机自动化装配技术在我国飞机制造行业的大规模推广应用。

一飞冲天的运—20,是中国人从具有自主知识产权的飞机自动化装配线上飞出的第一架大型飞机。中国,从此成为少数几个拥有大型运输机生产能力的国家之一。


连接起实验室与生产车间的“产学研用”,推动行业整体发展

走进飞机自动化装配车间,设备上“浙大制造”的标志格外显眼。这些自主研发的先进装备,不仅提高了飞机装配的质量,更加快了飞机装配的效率。

由于技术的日新月异,团队还带动了企业生产模式的转变,促进了企业人才队伍建设,推动行业整体的发展。柯映林说:“我们不仅要继续承担核心工艺装备研制和大系统集成开发,还要为新一代飞行器从源头上提供科学的自动化装配生产线建设规划,大幅度缩短研制周期、降低成本、提升质量。”在完成西飞、成飞、陕飞重大项目的同时,团队连接起了研究型大学与行业的“产学研用”。团队还不断结合重大工程项目,通过工程硕士专业学位研究生教育,培养一线优秀工程技术人员。

但团队成立之初,在“产学研用”的衔接上也存在很大困难。

论文是许多高校衡量科研成果的指挥棒之一,团队成立之初很多工作因为保密无法公开发表,那么如何评价、判断团队中的年轻人呢?浙江大学高度重视科技创新队伍建设,先后出台人事晋升特聘制度、毕业论文特别评审制度等,支持国家重大战略需求的科学技术研究。“把优秀文章写在祖国大地上,这是浙江大学的历史担当。”陈子辰说。

目前,团队已研制了17套飞机自动化装配系统和2条飞机总装配脉动生产线,为我国大型运输机运—20和第四代隐形战斗机歼—20等9个重点型号的成功研制和批量生产作出了巨大贡献。

在军用领域之外,国产支线客机ARJ21—700首次采用的全机三段大部件对接自动化装配系统也来自浙大飞机装配团队。在未来,下一代大型客机和舰艇的制造也将会留下更多“浙大制造”的印记。


文  者也