飞行器设计与制造


        以一般机械制造工程为基础,广泛吸收各种先进技术和科学理论的成果,针对飞行器的特点研究各种制造方法的机理和应用,探求制造过程的规律,合理利用资源,经济而高效率地制造先进优质飞行器的一门技术科学。它是实现人类航空航天理想,使先进的设计思想变成现实的重要保证。

        

技术特点

        飞行器质量的优劣直接影响国防安全和乘员的生命。一架大型旅客机关系到数百名乘客的安全。一枚运载火箭包括千万个零件,控制系统中一个小零件的失灵可能会造成无可挽回的巨大损失。制造中应该完全杜绝由于质量不高造成的事故。飞行器重量要轻,设计中选择的安全系数比一般机器小得多,工作条件严酷,加上构造复杂,要求飞行器制造有更为严格的工艺纪律和人员素质,确保制造质量的稳定性。现代飞行器的生产必须从设计开始到原材料入库、零部件加工、装配、产品的检验和试验、保管、运输和用户服务实行全过程质量控制,才能保证飞行器的使用可靠性。


技术结合

        飞行器的发展一方面要求设计结构上的改进,另一方面要求应用新的材料,制造技术在其中起着关键性的作用。如钛合金具有航空结构要求的卓越性能,早在50年代就受到人们的重视,但由于钛在常温下的可加工性差,只能制造简单形状的纯钛或低强度钛合金零件,后来因热成形方法和设备得到了发展,先进的钛合金结构才在航空航天飞行器上扩大应用。钛合金在高温下的超塑性成形和扩散连接组合工艺技术的发展,为制造复杂形状薄壁整体构件开辟了可能的途径。用这种方法制造的整体夹层结构实际上就是设计、材料与制造工艺多种技术的结合。50年代以来,人们为提高航空喷气发动机涡轮前温度,一方面研制高性能高温合金,一方面发展先进的气冷结构。在这个过程中,毛坯精化技术、高效率加工方法以及表面强化和涂层工艺、特别是定向凝固技术,起了决定性作用(见发动机制造)。这种设计、工艺和材料相互促进的趋势,在飞行器制造中较一般机器制造更为明显。飞行器的更新不断给工艺和材料的研制提出新的课题,而工艺和材料的新突破,又会有效地支持飞行器的开发和创新。

        

飞行器制造工程专业就业形势分析

        

        先进工艺

        飞行器零件形状复杂,材料品种多,这些条件决定了加工方法的多样化。一般机器制造的基本加工技术在飞行器制造中大多得到应用,但许多技术具有高于一般机器制造方法的先进性。例如飞行器制造中对大量高强度钢、钛、铍和高温合金等难切削材料的加工、微米级以上的精密加工和超精加工,是一般机器制造技术所难达到的。飞行器的许多外形复杂的零件需要除去多余的材料,要求进行高精度的型面加工,为此发展了各种靠模机床、多坐标联动的大型数控机床和各种测量仪器和装置。其他特种加工方法有:化学铣切、电加工和激光束加工等。


        特种生产

        航空航天工业不同于汽车和柴油机等大批量或流水线生产的工业部门,它是以高性能、复杂飞行器的研制和小量生产为主的研制发展型的制造工业。如航天器为单件研制,大型火箭为小批生产。在生产上必须简化工装、发展适应多品种、小批量生产的加工技术(见数控加工、计算机辅助设计和制造),以降低单件成本、缩短研制和生产周期。在计算机技术和数控技术基础上建立柔性制造系统,即自动运送工件、自动更换刀具、自动加工和自动诊断故障。柔性制造系统在生产上能灵活地适应任务和条件的变化。


        科学管理

        无论是大型旅客机,还是运载火箭与航天飞机的研制和生产,需要千百家企业、科研机构和高等院校的合作。在飞行器制造中,组织管理具有十分重要的作用。组织管理的任务是对一定条件下的人力、技术、时间、费用等基本要素进行综合和权衡,寻求一个最佳的方案,在规定的期限、按规定的经费研制生产出达到规定要求的飞行器。

        

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