超级军网沈飞先进制造技术简介，象F35那样生产战机？
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 14:31:33
沈飞先进飞机制造技术
2013-04-15 | xg123911 | 转藏(3)
战争的需求催生了飞机制造技术的进步，世界航空工业发展近百年来，随着复杂航空武器装备的快速升级换代，各项制造技术取得了突飞猛进的发展，在飞机制造领域不断突破、创新。一代飞机技术需求拉动了飞机制造技术的发展，而制造技术的创新发展又推动了飞机向更高的水平不断换代演进。本文针对不同时代的飞机技术特点分析了应用于该年代飞机的典型制造技术，将新一代飞机研制中应用的先进制造技术进行总结，与读者分享。
不同时代战机的技术特点
自从第一次世界大战中军用飞机首次出现在战场上以来，战斗机经历了近百年的发展，国际航空界依据战斗机的作战任务和其技术特点，以及代与代之间要有质的飞跃、跨台阶式提高的基本原则，对其进行了分“代”。每代飞机应用的典型材料与典型工艺技术特点如表1所示。
由表1可知，伴随着飞机性能的稳步提升，飞机制造模式也在进行着深刻的变革与创新。如图1所示，在新型飞机上复合材料、钛合金用量日趋上升，已成为主体材料，新材料的广泛应用给飞机制造业带来更高的技术要求与挑战。同时，随着数字化技术研究应用的逐步深入，飞机制造正在逐渐摆脱以实物模拟量传递且相互联系的串行制造方式，取而代之的是以三维数字量传递的并行独立制造方式。新材料与新制造方式的普及带动飞机制造企业在生产技术领域实现突破。在零件制造领域，全新的零件制造技术逐渐呈现出高精度、大尺寸加工、高材料利用率、近净成形、高效率、柔性工装、无膜制造、数控加工等特点。在飞机装配领域，传统的模拟量协调、手工钻铆、专用刚性工装、专用量具检测等技术逐渐被数字量协调、自动化钻铆、柔性工装、数字化检测、高效快速研制等技术取代。
新一代飞机研制的先进制造技术
1 先进零部件制造技术
新一代飞机轻量化、隐身、高可靠性、长寿命、短周期、低成本等研制需求，对飞机制造技术提出了更高的要求，零件制造向无膜敏捷制造、大型整体复合成形、精准制造方向发展。
1.1 结构件高效数控加工技术
高效数控加工是数控加工领域的必然发展趋势，是继高速切削、高速加工之后悄然兴起的新观点[1]。国内新一代飞机研制中首次应用自主研发的快速编程技术，相对于原来的编程方式，缩短编程时间50% 以上，零件加工效率提高20% 以上；在超大规格（6800mm×1500mm×80mm）铝合金预拉伸板加工中应用高速加工技术，有效地控制了加工变形，完成了超大规格铝合金预拉伸板承力构件制造，填补了国内空白；应用钛合金浅切加工技术有效地控制复杂零件在机械加工阶段的变形量，完全解决了加工变形问题，取消了热处理工序，不仅节省了热处理工装研制费用，而且缩短了研制周期。
1.2 复材构件整体加工与成形技术
在复合材料结构的设计和制造中，复材构件整体加工与成形技术是采用复合材料的共固化/ 共胶接(Cocured/Cobonded) 等技术和手段，大量减少零件和紧固件数目，从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成形的相关技术[2]。复材构件整体加工与成形正是复合材料独有的优点和特点之一，是目前世界上在该技术领域大力提倡和发展的重要技术之一。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司以MBD技术和复材专用建模软件-FIBERSIM为基础，构建了复合材料数字化制造应用平台。采用数控铺层剪裁\ 激光投影定位等先进技术，实现了由传统的模线样板手工制造向数字化制造的改变。提高了制造效率（剪裁周期缩短60%左右，铺叠周期缩短40% 左右）、制件尺寸精度及质量稳定性。
1.3 超塑成形
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)组合工艺则是利用材料在超塑性状态下良好的固态粘合性能而发展起来的一种组合工艺技术，它能在零件超塑成形的同时完成零件某些部位的扩散连接，从而成形出形状十分复杂的高性能整体构件[3]。该技术的实现改变了传统飞行器结构件所使用的铆接、螺接、胶接等形式，降低了零件整体重量，使复杂薄壁零件整体化，缩短了制造周期，提高了零件整体性能。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司成功应用了TA15新材料进行超塑成形和超塑成形扩散连接，成形厚度达到50mm。采用pam-stamp软件模拟仿真，实现了零件减薄量预测，为工艺实施提供参考，解决了气压胀形法成形两层超塑/扩散连接零件，在超塑成形区域壁厚减薄量不容易控制的问题。采用夹垫板扩散焊接方法，成形出整体化结构零件，提高了装配精度，实现了飞机减重要求。
1.4 近净成形技术
（1） 激光快速成形技术。
激光快速成形技术是一种涉及多门学科的新型综合制造技术，是利用高能激光束在金属基体上形成熔池，通过送粉装置和粉末喷嘴输送到熔池的金属粉末或预先置于基体上的涂层熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。其最大的优势是制造过程中不需要使用模具，直接成形零件毛坯，节约稀有、昂贵的原材料，并且可缩短毛坯制造周期50%以上。
（2）电子束快速成形技术。
电子束成形技术是在电子束焊接技术的基础上衍生的新制造技术，该技术是涉及多门学科的新型综合制造技术。电子束快速成形利用高能束在金属基体上形成熔池，通过送丝装置将送到熔池的金属丝熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。因其在真空状态下快速成形，有利于难加工、易氧化金属的制造；加工中不需要使用模具，直接成形净尽零件毛坯；缩短毛坯制造周期40%~50%。
2 数字化柔性装配生产线
数字化柔性装配生产线的应用是现代飞机装配的典型特征之一。数字化装配技术的发展历程始于波音公司，波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的途径，首先在工装设计中采用基于决定性装配技术的共用孔定位减少工装，之后广泛采用自动化装配系统，实现柔性化装配，最终形成数字化柔性装配生产线，使飞机的装配技术发生了革命性的变化。“十二五”期间，沈飞公司以新研型号为依托，开展数字化柔性装配生产线相关技术研究，旨在形成全数字化柔性装配生产线模式的标志性集成成果，开创新机科研体制机制的新模式。目前，已研究并工程化应用了大部件对接柔性装配系统、后机身柔性装配系统、自动制孔翻转柔性装配系统、翼身整体结构后段数字化柔性装配系统、室内空间定位系统iGPS 等柔性装配系统。
2.1 大部件自动对接装配系统
目前，国内飞机大部件柔性对接系统已逐步实现工程化应用，如浙江大学为成飞设计的大部件对接工装，其特点是将定位器（POGO 柱）成组置于可移动的小车上，满足大范围移动要求，每个定位器可进行三自由度微调，飞机通过托架与定位器相连，进而实现了飞机的六自由度调姿，但工装结构复杂、体积庞大、开敞性较差。大连四达和沈飞公司联合研制的大部件对接系统（见图2）也采用了定位器（POGO 柱）技术，其特点是沿X向平行放置3组导轨，定位器则置于导轨上方，可大范围移动，而且每个定位器可沿Y、Z方向小范围调整，在闭环控制下实现了飞机的六自由度精确调姿，不仅满足了多机型共用的实际需求，而且工装结构大为简化，开敞性好，同时配套2台AGV辅助工作平台，可实现无转弯半径任意方向移动，并具有成品上下自动运输功能，使工人操作更方便，有效地降低了技术风险和控制难度。
2.2 机身部件柔性装配系统
机身部件的柔性装配系统与飞机大部件自动对接装配系统相比技术复杂程度更高，工程化应用更困难，部件装配工艺复杂，协调关系多，定位点多，布局分散，工装结构设计困难，系统集成控制难度大。控制轴数多，传输数据量大；物理地址复杂，逻辑映射关系复杂；电机行走，布线困难。目前，国内真正实现飞机机身部件柔性装配工程化应用的仅有沈飞公司的后机身部件柔性装配系统，如图3 所示。该柔性工装为桥架式结构，上下各五组横梁，每个横梁上有若干组可沿X、Y、Z方向3向调整的数控定位器组成，可根据产品实际需求实现空间任意位置的快速重组。
2.3 机身部件自动制孔系统
国内自动制孔技术已经有一定的研究基础，主要集中在组件壁板类的自动钻铆和机翼类组件的自动制孔方面，对于结构曲面比较复杂的机身部件自动制孔还未有应用。沈飞公司在“十一五”技术研究的基础上，研发了机身部件自动制孔系统，如图4所示。该系统由数控托架和工业机器人自动制孔设备组成。数控托架上设计标准通用接口，实现5m×5m×2m 尺寸范围内不同部件的制孔、铆接和清除多余物的工作，数控托架能实现Y 向调整和A轴36°任意姿态的锁定，人机功能友好。
2.4 中机身部件柔性装配系统
翼身整体结构后段数字化柔性装配系统见图5，与F35中机身装配工装有异曲同工之效，由数字化柔性定位工装、2台同步联动AGV运输车、壁板安装助力机械臂和1组自动升降移动工作平台构成，柔性工装平台采用分体式结构，利于机身部件的自动制孔，通过改变支撑骨架高度或增加、更换辅助骨架梁等形式可重构各个模块定位单元，兼顾了同族机型设计改进改型产品的装配需求。
2.5 飞机装配车间数字化测量定位（iGPS）系统
基于大尺寸室内空间定位技术(IGPS)，沈飞公司与天津大学、634所联合研发了飞机装配车间数字化测量定位系统，解决大尺寸室内空间测量与定位问题。根据飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量应用需求，开展大尺寸室内空间定位系统研究，在装配车间应用iGPS系统可建立永久稳定测量基准坐标系，形成多系统异构空间测量场，提高测量精度和效率。该系统具有以下优点：可以多用户测量；测量过程允许断光；无需转站测量； 可视化程度高；一次标定多次使用。目前已实现该系统在飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量等方面的工程化应用。
沈飞先进飞机制造技术
2013-04-15 | xg123911 | 转藏(3)
战争的需求催生了飞机制造技术的进步，世界航空工业发展近百年来，随着复杂航空武器装备的快速升级换代，各项制造技术取得了突飞猛进的发展，在飞机制造领域不断突破、创新。一代飞机技术需求拉动了飞机制造技术的发展，而制造技术的创新发展又推动了飞机向更高的水平不断换代演进。本文针对不同时代的飞机技术特点分析了应用于该年代飞机的典型制造技术，将新一代飞机研制中应用的先进制造技术进行总结，与读者分享。
不同时代战机的技术特点
自从第一次世界大战中军用飞机首次出现在战场上以来，战斗机经历了近百年的发展，国际航空界依据战斗机的作战任务和其技术特点，以及代与代之间要有质的飞跃、跨台阶式提高的基本原则，对其进行了分“代”。每代飞机应用的典型材料与典型工艺技术特点如表1所示。
由表1可知，伴随着飞机性能的稳步提升，飞机制造模式也在进行着深刻的变革与创新。如图1所示，在新型飞机上复合材料、钛合金用量日趋上升，已成为主体材料，新材料的广泛应用给飞机制造业带来更高的技术要求与挑战。同时，随着数字化技术研究应用的逐步深入，飞机制造正在逐渐摆脱以实物模拟量传递且相互联系的串行制造方式，取而代之的是以三维数字量传递的并行独立制造方式。新材料与新制造方式的普及带动飞机制造企业在生产技术领域实现突破。在零件制造领域，全新的零件制造技术逐渐呈现出高精度、大尺寸加工、高材料利用率、近净成形、高效率、柔性工装、无膜制造、数控加工等特点。在飞机装配领域，传统的模拟量协调、手工钻铆、专用刚性工装、专用量具检测等技术逐渐被数字量协调、自动化钻铆、柔性工装、数字化检测、高效快速研制等技术取代。
新一代飞机研制的先进制造技术
1 先进零部件制造技术
新一代飞机轻量化、隐身、高可靠性、长寿命、短周期、低成本等研制需求，对飞机制造技术提出了更高的要求，零件制造向无膜敏捷制造、大型整体复合成形、精准制造方向发展。
1.1 结构件高效数控加工技术
高效数控加工是数控加工领域的必然发展趋势，是继高速切削、高速加工之后悄然兴起的新观点[1]。国内新一代飞机研制中首次应用自主研发的快速编程技术，相对于原来的编程方式，缩短编程时间50% 以上，零件加工效率提高20% 以上；在超大规格（6800mm×1500mm×80mm）铝合金预拉伸板加工中应用高速加工技术，有效地控制了加工变形，完成了超大规格铝合金预拉伸板承力构件制造，填补了国内空白；应用钛合金浅切加工技术有效地控制复杂零件在机械加工阶段的变形量，完全解决了加工变形问题，取消了热处理工序，不仅节省了热处理工装研制费用，而且缩短了研制周期。
1.2 复材构件整体加工与成形技术
在复合材料结构的设计和制造中，复材构件整体加工与成形技术是采用复合材料的共固化/ 共胶接(Cocured/Cobonded) 等技术和手段，大量减少零件和紧固件数目，从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成形的相关技术[2]。复材构件整体加工与成形正是复合材料独有的优点和特点之一，是目前世界上在该技术领域大力提倡和发展的重要技术之一。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司以MBD技术和复材专用建模软件-FIBERSIM为基础，构建了复合材料数字化制造应用平台。采用数控铺层剪裁\ 激光投影定位等先进技术，实现了由传统的模线样板手工制造向数字化制造的改变。提高了制造效率（剪裁周期缩短60%左右，铺叠周期缩短40% 左右）、制件尺寸精度及质量稳定性。
1.3 超塑成形
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)组合工艺则是利用材料在超塑性状态下良好的固态粘合性能而发展起来的一种组合工艺技术，它能在零件超塑成形的同时完成零件某些部位的扩散连接，从而成形出形状十分复杂的高性能整体构件[3]。该技术的实现改变了传统飞行器结构件所使用的铆接、螺接、胶接等形式，降低了零件整体重量，使复杂薄壁零件整体化，缩短了制造周期，提高了零件整体性能。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司成功应用了TA15新材料进行超塑成形和超塑成形扩散连接，成形厚度达到50mm。采用pam-stamp软件模拟仿真，实现了零件减薄量预测，为工艺实施提供参考，解决了气压胀形法成形两层超塑/扩散连接零件，在超塑成形区域壁厚减薄量不容易控制的问题。采用夹垫板扩散焊接方法，成形出整体化结构零件，提高了装配精度，实现了飞机减重要求。
1.4 近净成形技术
（1） 激光快速成形技术。
激光快速成形技术是一种涉及多门学科的新型综合制造技术，是利用高能激光束在金属基体上形成熔池，通过送粉装置和粉末喷嘴输送到熔池的金属粉末或预先置于基体上的涂层熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。其最大的优势是制造过程中不需要使用模具，直接成形零件毛坯，节约稀有、昂贵的原材料，并且可缩短毛坯制造周期50%以上。
（2）电子束快速成形技术。
电子束成形技术是在电子束焊接技术的基础上衍生的新制造技术，该技术是涉及多门学科的新型综合制造技术。电子束快速成形利用高能束在金属基体上形成熔池，通过送丝装置将送到熔池的金属丝熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。因其在真空状态下快速成形，有利于难加工、易氧化金属的制造；加工中不需要使用模具，直接成形净尽零件毛坯；缩短毛坯制造周期40%~50%。
2 数字化柔性装配生产线
数字化柔性装配生产线的应用是现代飞机装配的典型特征之一。数字化装配技术的发展历程始于波音公司，波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的途径，首先在工装设计中采用基于决定性装配技术的共用孔定位减少工装，之后广泛采用自动化装配系统，实现柔性化装配，最终形成数字化柔性装配生产线，使飞机的装配技术发生了革命性的变化。“十二五”期间，沈飞公司以新研型号为依托，开展数字化柔性装配生产线相关技术研究，旨在形成全数字化柔性装配生产线模式的标志性集成成果，开创新机科研体制机制的新模式。目前，已研究并工程化应用了大部件对接柔性装配系统、后机身柔性装配系统、自动制孔翻转柔性装配系统、翼身整体结构后段数字化柔性装配系统、室内空间定位系统iGPS 等柔性装配系统。
2.1 大部件自动对接装配系统
目前，国内飞机大部件柔性对接系统已逐步实现工程化应用，如浙江大学为成飞设计的大部件对接工装，其特点是将定位器（POGO 柱）成组置于可移动的小车上，满足大范围移动要求，每个定位器可进行三自由度微调，飞机通过托架与定位器相连，进而实现了飞机的六自由度调姿，但工装结构复杂、体积庞大、开敞性较差。大连四达和沈飞公司联合研制的大部件对接系统（见图2）也采用了定位器（POGO 柱）技术，其特点是沿X向平行放置3组导轨，定位器则置于导轨上方，可大范围移动，而且每个定位器可沿Y、Z方向小范围调整，在闭环控制下实现了飞机的六自由度精确调姿，不仅满足了多机型共用的实际需求，而且工装结构大为简化，开敞性好，同时配套2台AGV辅助工作平台，可实现无转弯半径任意方向移动，并具有成品上下自动运输功能，使工人操作更方便，有效地降低了技术风险和控制难度。
2.2 机身部件柔性装配系统
机身部件的柔性装配系统与飞机大部件自动对接装配系统相比技术复杂程度更高，工程化应用更困难，部件装配工艺复杂，协调关系多，定位点多，布局分散，工装结构设计困难，系统集成控制难度大。控制轴数多，传输数据量大；物理地址复杂，逻辑映射关系复杂；电机行走，布线困难。目前，国内真正实现飞机机身部件柔性装配工程化应用的仅有沈飞公司的后机身部件柔性装配系统，如图3 所示。该柔性工装为桥架式结构，上下各五组横梁，每个横梁上有若干组可沿X、Y、Z方向3向调整的数控定位器组成，可根据产品实际需求实现空间任意位置的快速重组。
2.3 机身部件自动制孔系统
国内自动制孔技术已经有一定的研究基础，主要集中在组件壁板类的自动钻铆和机翼类组件的自动制孔方面，对于结构曲面比较复杂的机身部件自动制孔还未有应用。沈飞公司在“十一五”技术研究的基础上，研发了机身部件自动制孔系统，如图4所示。该系统由数控托架和工业机器人自动制孔设备组成。数控托架上设计标准通用接口，实现5m×5m×2m 尺寸范围内不同部件的制孔、铆接和清除多余物的工作，数控托架能实现Y 向调整和A轴36°任意姿态的锁定，人机功能友好。
2.4 中机身部件柔性装配系统
翼身整体结构后段数字化柔性装配系统见图5，与F35中机身装配工装有异曲同工之效，由数字化柔性定位工装、2台同步联动AGV运输车、壁板安装助力机械臂和1组自动升降移动工作平台构成，柔性工装平台采用分体式结构，利于机身部件的自动制孔，通过改变支撑骨架高度或增加、更换辅助骨架梁等形式可重构各个模块定位单元，兼顾了同族机型设计改进改型产品的装配需求。
2.5 飞机装配车间数字化测量定位（iGPS）系统
基于大尺寸室内空间定位技术(IGPS)，沈飞公司与天津大学、634所联合研发了飞机装配车间数字化测量定位系统，解决大尺寸室内空间测量与定位问题。根据飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量应用需求，开展大尺寸室内空间定位系统研究，在装配车间应用iGPS系统可建立永久稳定测量基准坐标系，形成多系统异构空间测量场，提高测量精度和效率。该系统具有以下优点：可以多用户测量；测量过程允许断光；无需转站测量； 可视化程度高；一次标定多次使用。目前已实现该系统在飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量等方面的工程化应用。
2013-04-15 | xg123911 | 转藏(3)
战争的需求催生了飞机制造技术的进步，世界航空工业发展近百年来，随着复杂航空武器装备的快速升级换代，各项制造技术取得了突飞猛进的发展，在飞机制造领域不断突破、创新。一代飞机技术需求拉动了飞机制造技术的发展，而制造技术的创新发展又推动了飞机向更高的水平不断换代演进。本文针对不同时代的飞机技术特点分析了应用于该年代飞机的典型制造技术，将新一代飞机研制中应用的先进制造技术进行总结，与读者分享。
不同时代战机的技术特点
自从第一次世界大战中军用飞机首次出现在战场上以来，战斗机经历了近百年的发展，国际航空界依据战斗机的作战任务和其技术特点，以及代与代之间要有质的飞跃、跨台阶式提高的基本原则，对其进行了分“代”。每代飞机应用的典型材料与典型工艺技术特点如表1所示。
由表1可知，伴随着飞机性能的稳步提升，飞机制造模式也在进行着深刻的变革与创新。如图1所示，在新型飞机上复合材料、钛合金用量日趋上升，已成为主体材料，新材料的广泛应用给飞机制造业带来更高的技术要求与挑战。同时，随着数字化技术研究应用的逐步深入，飞机制造正在逐渐摆脱以实物模拟量传递且相互联系的串行制造方式，取而代之的是以三维数字量传递的并行独立制造方式。新材料与新制造方式的普及带动飞机制造企业在生产技术领域实现突破。在零件制造领域，全新的零件制造技术逐渐呈现出高精度、大尺寸加工、高材料利用率、近净成形、高效率、柔性工装、无膜制造、数控加工等特点。在飞机装配领域，传统的模拟量协调、手工钻铆、专用刚性工装、专用量具检测等技术逐渐被数字量协调、自动化钻铆、柔性工装、数字化检测、高效快速研制等技术取代。
新一代飞机研制的先进制造技术
1 先进零部件制造技术
新一代飞机轻量化、隐身、高可靠性、长寿命、短周期、低成本等研制需求，对飞机制造技术提出了更高的要求，零件制造向无膜敏捷制造、大型整体复合成形、精准制造方向发展。
1.1 结构件高效数控加工技术
高效数控加工是数控加工领域的必然发展趋势，是继高速切削、高速加工之后悄然兴起的新观点[1]。国内新一代飞机研制中首次应用自主研发的快速编程技术，相对于原来的编程方式，缩短编程时间50% 以上，零件加工效率提高20% 以上；在超大规格（6800mm×1500mm×80mm）铝合金预拉伸板加工中应用高速加工技术，有效地控制了加工变形，完成了超大规格铝合金预拉伸板承力构件制造，填补了国内空白；应用钛合金浅切加工技术有效地控制复杂零件在机械加工阶段的变形量，完全解决了加工变形问题，取消了热处理工序，不仅节省了热处理工装研制费用，而且缩短了研制周期。
1.2 复材构件整体加工与成形技术
在复合材料结构的设计和制造中，复材构件整体加工与成形技术是采用复合材料的共固化/ 共胶接(Cocured/Cobonded) 等技术和手段，大量减少零件和紧固件数目，从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成形的相关技术[2]。复材构件整体加工与成形正是复合材料独有的优点和特点之一，是目前世界上在该技术领域大力提倡和发展的重要技术之一。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司以MBD技术和复材专用建模软件-FIBERSIM为基础，构建了复合材料数字化制造应用平台。采用数控铺层剪裁\ 激光投影定位等先进技术，实现了由传统的模线样板手工制造向数字化制造的改变。提高了制造效率（剪裁周期缩短60%左右，铺叠周期缩短40% 左右）、制件尺寸精度及质量稳定性。
1.3 超塑成形
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)组合工艺则是利用材料在超塑性状态下良好的固态粘合性能而发展起来的一种组合工艺技术，它能在零件超塑成形的同时完成零件某些部位的扩散连接，从而成形出形状十分复杂的高性能整体构件[3]。该技术的实现改变了传统飞行器结构件所使用的铆接、螺接、胶接等形式，降低了零件整体重量，使复杂薄壁零件整体化，缩短了制造周期，提高了零件整体性能。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司成功应用了TA15新材料进行超塑成形和超塑成形扩散连接，成形厚度达到50mm。采用pam-stamp软件模拟仿真，实现了零件减薄量预测，为工艺实施提供参考，解决了气压胀形法成形两层超塑/扩散连接零件，在超塑成形区域壁厚减薄量不容易控制的问题。采用夹垫板扩散焊接方法，成形出整体化结构零件，提高了装配精度，实现了飞机减重要求。
1.4 近净成形技术
（1） 激光快速成形技术。
激光快速成形技术是一种涉及多门学科的新型综合制造技术，是利用高能激光束在金属基体上形成熔池，通过送粉装置和粉末喷嘴输送到熔池的金属粉末或预先置于基体上的涂层熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。其最大的优势是制造过程中不需要使用模具，直接成形零件毛坯，节约稀有、昂贵的原材料，并且可缩短毛坯制造周期50%以上。
（2）电子束快速成形技术。
电子束成形技术是在电子束焊接技术的基础上衍生的新制造技术，该技术是涉及多门学科的新型综合制造技术。电子束快速成形利用高能束在金属基体上形成熔池，通过送丝装置将送到熔池的金属丝熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。因其在真空状态下快速成形，有利于难加工、易氧化金属的制造；加工中不需要使用模具，直接成形净尽零件毛坯；缩短毛坯制造周期40%~50%。
2 数字化柔性装配生产线
数字化柔性装配生产线的应用是现代飞机装配的典型特征之一。数字化装配技术的发展历程始于波音公司，波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的途径，首先在工装设计中采用基于决定性装配技术的共用孔定位减少工装，之后广泛采用自动化装配系统，实现柔性化装配，最终形成数字化柔性装配生产线，使飞机的装配技术发生了革命性的变化。“十二五”期间，沈飞公司以新研型号为依托，开展数字化柔性装配生产线相关技术研究，旨在形成全数字化柔性装配生产线模式的标志性集成成果，开创新机科研体制机制的新模式。目前，已研究并工程化应用了大部件对接柔性装配系统、后机身柔性装配系统、自动制孔翻转柔性装配系统、翼身整体结构后段数字化柔性装配系统、室内空间定位系统iGPS 等柔性装配系统。
2.1 大部件自动对接装配系统
目前，国内飞机大部件柔性对接系统已逐步实现工程化应用，如浙江大学为成飞设计的大部件对接工装，其特点是将定位器（POGO 柱）成组置于可移动的小车上，满足大范围移动要求，每个定位器可进行三自由度微调，飞机通过托架与定位器相连，进而实现了飞机的六自由度调姿，但工装结构复杂、体积庞大、开敞性较差。大连四达和沈飞公司联合研制的大部件对接系统（见图2）也采用了定位器（POGO 柱）技术，其特点是沿X向平行放置3组导轨，定位器则置于导轨上方，可大范围移动，而且每个定位器可沿Y、Z方向小范围调整，在闭环控制下实现了飞机的六自由度精确调姿，不仅满足了多机型共用的实际需求，而且工装结构大为简化，开敞性好，同时配套2台AGV辅助工作平台，可实现无转弯半径任意方向移动，并具有成品上下自动运输功能，使工人操作更方便，有效地降低了技术风险和控制难度。
2.2 机身部件柔性装配系统
机身部件的柔性装配系统与飞机大部件自动对接装配系统相比技术复杂程度更高，工程化应用更困难，部件装配工艺复杂，协调关系多，定位点多，布局分散，工装结构设计困难，系统集成控制难度大。控制轴数多，传输数据量大；物理地址复杂，逻辑映射关系复杂；电机行走，布线困难。目前，国内真正实现飞机机身部件柔性装配工程化应用的仅有沈飞公司的后机身部件柔性装配系统，如图3 所示。该柔性工装为桥架式结构，上下各五组横梁，每个横梁上有若干组可沿X、Y、Z方向3向调整的数控定位器组成，可根据产品实际需求实现空间任意位置的快速重组。
2.3 机身部件自动制孔系统
国内自动制孔技术已经有一定的研究基础，主要集中在组件壁板类的自动钻铆和机翼类组件的自动制孔方面，对于结构曲面比较复杂的机身部件自动制孔还未有应用。沈飞公司在“十一五”技术研究的基础上，研发了机身部件自动制孔系统，如图4所示。该系统由数控托架和工业机器人自动制孔设备组成。数控托架上设计标准通用接口，实现5m×5m×2m 尺寸范围内不同部件的制孔、铆接和清除多余物的工作，数控托架能实现Y 向调整和A轴36°任意姿态的锁定，人机功能友好。
2.4 中机身部件柔性装配系统
翼身整体结构后段数字化柔性装配系统见图5，与F35中机身装配工装有异曲同工之效，由数字化柔性定位工装、2台同步联动AGV运输车、壁板安装助力机械臂和1组自动升降移动工作平台构成，柔性工装平台采用分体式结构，利于机身部件的自动制孔，通过改变支撑骨架高度或增加、更换辅助骨架梁等形式可重构各个模块定位单元，兼顾了同族机型设计改进改型产品的装配需求。
2.5 飞机装配车间数字化测量定位（iGPS）系统
基于大尺寸室内空间定位技术(IGPS)，沈飞公司与天津大学、634所联合研发了飞机装配车间数字化测量定位系统，解决大尺寸室内空间测量与定位问题。根据飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量应用需求，开展大尺寸室内空间定位系统研究，在装配车间应用iGPS系统可建立永久稳定测量基准坐标系，形成多系统异构空间测量场，提高测量精度和效率。该系统具有以下优点：可以多用户测量；测量过程允许断光；无需转站测量； 可视化程度高；一次标定多次使用。目前已实现该系统在飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量等方面的工程化应用。
沈飞先进飞机制造技术
2013-04-15 | xg123911 | 转藏(3)
战争的需求催生了飞机制造技术的进步，世界航空工业发展近百年来，随着复杂航空武器装备的快速升级换代，各项制造技术取得了突飞猛进的发展，在飞机制造领域不断突破、创新。一代飞机技术需求拉动了飞机制造技术的发展，而制造技术的创新发展又推动了飞机向更高的水平不断换代演进。本文针对不同时代的飞机技术特点分析了应用于该年代飞机的典型制造技术，将新一代飞机研制中应用的先进制造技术进行总结，与读者分享。
不同时代战机的技术特点
自从第一次世界大战中军用飞机首次出现在战场上以来，战斗机经历了近百年的发展，国际航空界依据战斗机的作战任务和其技术特点，以及代与代之间要有质的飞跃、跨台阶式提高的基本原则，对其进行了分“代”。每代飞机应用的典型材料与典型工艺技术特点如表1所示。
由表1可知，伴随着飞机性能的稳步提升，飞机制造模式也在进行着深刻的变革与创新。如图1所示，在新型飞机上复合材料、钛合金用量日趋上升，已成为主体材料，新材料的广泛应用给飞机制造业带来更高的技术要求与挑战。同时，随着数字化技术研究应用的逐步深入，飞机制造正在逐渐摆脱以实物模拟量传递且相互联系的串行制造方式，取而代之的是以三维数字量传递的并行独立制造方式。新材料与新制造方式的普及带动飞机制造企业在生产技术领域实现突破。在零件制造领域，全新的零件制造技术逐渐呈现出高精度、大尺寸加工、高材料利用率、近净成形、高效率、柔性工装、无膜制造、数控加工等特点。在飞机装配领域，传统的模拟量协调、手工钻铆、专用刚性工装、专用量具检测等技术逐渐被数字量协调、自动化钻铆、柔性工装、数字化检测、高效快速研制等技术取代。
新一代飞机研制的先进制造技术
1 先进零部件制造技术
新一代飞机轻量化、隐身、高可靠性、长寿命、短周期、低成本等研制需求，对飞机制造技术提出了更高的要求，零件制造向无膜敏捷制造、大型整体复合成形、精准制造方向发展。
1.1 结构件高效数控加工技术
高效数控加工是数控加工领域的必然发展趋势，是继高速切削、高速加工之后悄然兴起的新观点[1]。国内新一代飞机研制中首次应用自主研发的快速编程技术，相对于原来的编程方式，缩短编程时间50% 以上，零件加工效率提高20% 以上；在超大规格（6800mm×1500mm×80mm）铝合金预拉伸板加工中应用高速加工技术，有效地控制了加工变形，完成了超大规格铝合金预拉伸板承力构件制造，填补了国内空白；应用钛合金浅切加工技术有效地控制复杂零件在机械加工阶段的变形量，完全解决了加工变形问题，取消了热处理工序，不仅节省了热处理工装研制费用，而且缩短了研制周期。
1.2 复材构件整体加工与成形技术
在复合材料结构的设计和制造中，复材构件整体加工与成形技术是采用复合材料的共固化/ 共胶接(Cocured/Cobonded) 等技术和手段，大量减少零件和紧固件数目，从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成形的相关技术[2]。复材构件整体加工与成形正是复合材料独有的优点和特点之一，是目前世界上在该技术领域大力提倡和发展的重要技术之一。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司以MBD技术和复材专用建模软件-FIBERSIM为基础，构建了复合材料数字化制造应用平台。采用数控铺层剪裁\ 激光投影定位等先进技术，实现了由传统的模线样板手工制造向数字化制造的改变。提高了制造效率（剪裁周期缩短60%左右，铺叠周期缩短40% 左右）、制件尺寸精度及质量稳定性。
1.3 超塑成形
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)组合工艺则是利用材料在超塑性状态下良好的固态粘合性能而发展起来的一种组合工艺技术，它能在零件超塑成形的同时完成零件某些部位的扩散连接，从而成形出形状十分复杂的高性能整体构件[3]。该技术的实现改变了传统飞行器结构件所使用的铆接、螺接、胶接等形式，降低了零件整体重量，使复杂薄壁零件整体化，缩短了制造周期，提高了零件整体性能。
在新型飞机研制过程中，沈飞公司成功应用了TA15新材料进行超塑成形和超塑成形扩散连接，成形厚度达到50mm。采用pam-stamp软件模拟仿真，实现了零件减薄量预测，为工艺实施提供参考，解决了气压胀形法成形两层超塑/扩散连接零件，在超塑成形区域壁厚减薄量不容易控制的问题。采用夹垫板扩散焊接方法，成形出整体化结构零件，提高了装配精度，实现了飞机减重要求。
1.4 近净成形技术
（1） 激光快速成形技术。
激光快速成形技术是一种涉及多门学科的新型综合制造技术，是利用高能激光束在金属基体上形成熔池，通过送粉装置和粉末喷嘴输送到熔池的金属粉末或预先置于基体上的涂层熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。其最大的优势是制造过程中不需要使用模具，直接成形零件毛坯，节约稀有、昂贵的原材料，并且可缩短毛坯制造周期50%以上。
（2）电子束快速成形技术。
电子束成形技术是在电子束焊接技术的基础上衍生的新制造技术，该技术是涉及多门学科的新型综合制造技术。电子束快速成形利用高能束在金属基体上形成熔池，通过送丝装置将送到熔池的金属丝熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合，根据零件的计算机辅助设计模型，逐线、逐层堆积材料，直接生成三维近终形金属零件。因其在真空状态下快速成形，有利于难加工、易氧化金属的制造；加工中不需要使用模具，直接成形净尽零件毛坯；缩短毛坯制造周期40%~50%。
2 数字化柔性装配生产线
数字化柔性装配生产线的应用是现代飞机装配的典型特征之一。数字化装配技术的发展历程始于波音公司，波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的途径，首先在工装设计中采用基于决定性装配技术的共用孔定位减少工装，之后广泛采用自动化装配系统，实现柔性化装配，最终形成数字化柔性装配生产线，使飞机的装配技术发生了革命性的变化。“十二五”期间，沈飞公司以新研型号为依托，开展数字化柔性装配生产线相关技术研究，旨在形成全数字化柔性装配生产线模式的标志性集成成果，开创新机科研体制机制的新模式。目前，已研究并工程化应用了大部件对接柔性装配系统、后机身柔性装配系统、自动制孔翻转柔性装配系统、翼身整体结构后段数字化柔性装配系统、室内空间定位系统iGPS 等柔性装配系统。
2.1 大部件自动对接装配系统
目前，国内飞机大部件柔性对接系统已逐步实现工程化应用，如浙江大学为成飞设计的大部件对接工装，其特点是将定位器（POGO 柱）成组置于可移动的小车上，满足大范围移动要求，每个定位器可进行三自由度微调，飞机通过托架与定位器相连，进而实现了飞机的六自由度调姿，但工装结构复杂、体积庞大、开敞性较差。大连四达和沈飞公司联合研制的大部件对接系统（见图2）也采用了定位器（POGO 柱）技术，其特点是沿X向平行放置3组导轨，定位器则置于导轨上方，可大范围移动，而且每个定位器可沿Y、Z方向小范围调整，在闭环控制下实现了飞机的六自由度精确调姿，不仅满足了多机型共用的实际需求，而且工装结构大为简化，开敞性好，同时配套2台AGV辅助工作平台，可实现无转弯半径任意方向移动，并具有成品上下自动运输功能，使工人操作更方便，有效地降低了技术风险和控制难度。
2.2 机身部件柔性装配系统
机身部件的柔性装配系统与飞机大部件自动对接装配系统相比技术复杂程度更高，工程化应用更困难，部件装配工艺复杂，协调关系多，定位点多，布局分散，工装结构设计困难，系统集成控制难度大。控制轴数多，传输数据量大；物理地址复杂，逻辑映射关系复杂；电机行走，布线困难。目前，国内真正实现飞机机身部件柔性装配工程化应用的仅有沈飞公司的后机身部件柔性装配系统，如图3 所示。该柔性工装为桥架式结构，上下各五组横梁，每个横梁上有若干组可沿X、Y、Z方向3向调整的数控定位器组成，可根据产品实际需求实现空间任意位置的快速重组。
2.3 机身部件自动制孔系统
国内自动制孔技术已经有一定的研究基础，主要集中在组件壁板类的自动钻铆和机翼类组件的自动制孔方面，对于结构曲面比较复杂的机身部件自动制孔还未有应用。沈飞公司在“十一五”技术研究的基础上，研发了机身部件自动制孔系统，如图4所示。该系统由数控托架和工业机器人自动制孔设备组成。数控托架上设计标准通用接口，实现5m×5m×2m 尺寸范围内不同部件的制孔、铆接和清除多余物的工作，数控托架能实现Y 向调整和A轴36°任意姿态的锁定，人机功能友好。
2.4 中机身部件柔性装配系统
翼身整体结构后段数字化柔性装配系统见图5，与F35中机身装配工装有异曲同工之效，由数字化柔性定位工装、2台同步联动AGV运输车、壁板安装助力机械臂和1组自动升降移动工作平台构成，柔性工装平台采用分体式结构，利于机身部件的自动制孔，通过改变支撑骨架高度或增加、更换辅助骨架梁等形式可重构各个模块定位单元，兼顾了同族机型设计改进改型产品的装配需求。
2.5 飞机装配车间数字化测量定位（iGPS）系统
基于大尺寸室内空间定位技术(IGPS)，沈飞公司与天津大学、634所联合研发了飞机装配车间数字化测量定位系统，解决大尺寸室内空间测量与定位问题。根据飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量应用需求，开展大尺寸室内空间定位系统研究，在装配车间应用iGPS系统可建立永久稳定测量基准坐标系，形成多系统异构空间测量场，提高测量精度和效率。该系统具有以下优点：可以多用户测量；测量过程允许断光；无需转站测量； 可视化程度高；一次标定多次使用。目前已实现该系统在飞机部组件装配、大部件自动对接和全机水平测量等方面的工程化应用。
2.6 信息化管理技术
数字化柔性装配生产线集成管理系统实现了从产品设计、工艺、装配、检验和现场管理各装配生产环节信息的高度集成和移动生产线的自动配送物流管理，实现了信息高度共享和单一数据源管理，对生产过程进行实时监控，帮助企业精准决策。数字化柔性装配生产线集成管理系统是支撑数字化柔性装配生产线运行管理的核心，不仅可实现对柔性工装、数字化测量检测设备、制孔和移动运输设备的信息集成管理，而且能够实现对飞机的整个装配过程的实时动态控制[4]。
结束语
飞机的发展适应了科学技术和战场需求共同发展的要求，每一代新型飞机都具备各自的技术特点，其出现在技术上相比前一代都有一个台阶性的转变，换代标志着航空技术的一次新的飞跃。高新技术的不断创新发展促进了战斗机的更新换代。因此，我国航空事业的发展与进步，需要不断地研发高新技术、充实技术储备，将其运用在未来飞机的研制中。现代飞机制造技术始终沿着提高工艺技术与装备的加工效率、提高加工品质、适应产品品种变化、降低生产成本、完善自动化的方向不断发展。在发展中加强信息技术的应用，逐步实现集成化、敏捷化、智能化及航空产品全球化制造。在现阶段，我国航空制造业应该抓住机遇，通过新型飞机技术体系的研究，逐个突破其关键技术，彻底改变传统的飞机制造、装配方式，提高产品的技术创新能力，全面打通数字化装配生产线，实现飞机研制的自动化、柔性化、智能化和无纸化。
http://www.360doc.cn/article/7536781_278410221.html
数字化柔性装配生产线集成管理系统实现了从产品设计、工艺、装配、检验和现场管理各装配生产环节信息的高度集成和移动生产线的自动配送物流管理，实现了信息高度共享和单一数据源管理，对生产过程进行实时监控，帮助企业精准决策。数字化柔性装配生产线集成管理系统是支撑数字化柔性装配生产线运行管理的核心，不仅可实现对柔性工装、数字化测量检测设备、制孔和移动运输设备的信息集成管理，而且能够实现对飞机的整个装配过程的实时动态控制[4]。
结束语
飞机的发展适应了科学技术和战场需求共同发展的要求，每一代新型飞机都具备各自的技术特点，其出现在技术上相比前一代都有一个台阶性的转变，换代标志着航空技术的一次新的飞跃。高新技术的不断创新发展促进了战斗机的更新换代。因此，我国航空事业的发展与进步，需要不断地研发高新技术、充实技术储备，将其运用在未来飞机的研制中。现代飞机制造技术始终沿着提高工艺技术与装备的加工效率、提高加工品质、适应产品品种变化、降低生产成本、完善自动化的方向不断发展。在发展中加强信息技术的应用，逐步实现集成化、敏捷化、智能化及航空产品全球化制造。在现阶段，我国航空制造业应该抓住机遇，通过新型飞机技术体系的研究，逐个突破其关键技术，彻底改变传统的飞机制造、装配方式，提高产品的技术创新能力，全面打通数字化装配生产线，实现飞机研制的自动化、柔性化、智能化和无纸化。
http://www.360doc.cn/article/7536781_278410221.html
这么有料的帖子居然没人看。
这么有料的帖子居然没人看。
看来310那变态的空重不是吹的。
楼主，表和图呢！
是装配技术达到了，就是说如果有天洛马要把F35的总装线转移给沈飞，沈飞有能力完成F35的总装，但F35的设计和子系统开发水平目前中国还达不到，不过这不在沈飞的业务范畴内，所以说能生产F35那样的飞机也没错，但更准确的讲应该是能够加工部分F35那样的飞机零部件以及装配像F35那样的飞机。
但流水化装配线管理水平，生产速率和生产质量控制又是另外一码事了，一年装配10架飞机和一天装配一架飞机肯定不在同一水准上，总之是好事，大量使用数字化生产手段是摆脱作坊式生产的第一步。
但流水化装配线管理水平，生产速率和生产质量控制又是另外一码事了，一年装配10架飞机和一天装配一架飞机肯定不在同一水准上，总之是好事，大量使用数字化生产手段是摆脱作坊式生产的第一步。
http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... &fromuid=458410
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是装配技术达到了，就是说如果有天洛马要把F35的总装线转移给沈飞，沈飞有能力完成F35的总装，但F35的设计 ...
这哪里只是装配技术？复合一体化机翼等结构进步被你华丽丽的无视了。
这哪里只是装配技术？复合一体化机翼等结构进步被你华丽丽的无视了。
好帖 顶一个
沈飞也不是吹的
这个是工业化与信息化真正的深度融合。
希望真正能够提高质量和效率，而非追赶“潮流”、徒具形式。
希望真正能够提高质量和效率，而非追赶“潮流”、徒具形式。
wffbhnh 发表于 2014-2-13 08:56
这哪里只是装配技术？复合一体化机翼等结构进步被你华丽丽的无视了。
复合材料一体化机翼技术差得远了，充其量刚学步，自动铺放设备是对华军事禁售设备，没有民机项目的由头，根本不可能大量引进，没有自动铺放设备，复材蒙皮生产只能是作坊水平。
这哪里只是装配技术？复合一体化机翼等结构进步被你华丽丽的无视了。
复合材料一体化机翼技术差得远了，充其量刚学步，自动铺放设备是对华军事禁售设备，没有民机项目的由头，根本不可能大量引进，没有自动铺放设备，复材蒙皮生产只能是作坊水平。
不久前
成飞的一篇八股文也这样吹过一次
成飞的一篇八股文也这样吹过一次
一会说生产技术先进
一会说产能不足
一会说产能不足
iGPS测量系统实现关键技术及应用 20世纪70年代，美国陆、海、空三军联合研制出GPS（GlobalPositioning System）全球定位系统（见图1），主要为陆、海、空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。经过几十年的发展，GPS系统不仅仅只用于军事用途，现在已经逐渐深入到人们的日常生活当中，被视为全世界通用的定位系统。GPS系统的优势不仅在于它的先进技术，更在于它的系统理念。 图1 美国GPS全球定位系统 20世纪90年代，在GPS测量原理的启发下，美国Arcsecond公司率先开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内GPS（indoorGPS，iGPS）系统（见图2），主要用于解决大尺寸室内空间测量与定位问题。iGPS对大尺寸的精密测量提供了一种全新的方法，解决了飞机外形、大型船身等大尺寸对象的精密测量问题。iGPS与GPS一样，利用三角测量原理建立三维坐标体系从而实现定位，不同的是iGPS采用红外激光代替了卫星（微波）信号。iGPS是利用室内的激光发射装置（基站）不停地向外发射单向的带有位置信息的红外激光，接收器接受到信号后，从中得到发射器与接受器间的2个角度值（类似于经纬仪的水平角和垂直角），在已知基站的位置和方位信息后，只要有2个以上的基站就可以通过角度交会的方法计算出接收器的三维坐标。 图2 大尺寸IGPS测量系统 iGPS测量系统具有以下优点： （1）多用户测量。iGPS测量场是1个共享的资源场，位于测量场中的接收器独立工作，互不影响，像GPS系统一样，只需增加传感器和接收器的数量就可以增加用户。 （2）测量范围广。在iGPS测量网中，通过增加发射站可实现量程扩展，且不损失测量精度，其工作范围为2~300m。 （3）抗干扰性好。测量过程允许断光，且不影响测量精度。 （4）无需转站测量。可以通过增加发射器或对其进行部局重构，实现对系统内全部测量点的测量，从而降低或消除转站误差。 （5）可视化程度高。无论是在测量现场还是中央控制中心，操作人员都可以通过PDA或计算机屏幕实时看到被测点的三维坐标。 （6）一次标定多次使用。只要标定后的发射站位置不发生改变，该测量场即可无限次使用。 基于以上优点，近几年来国内外业界深入研究了iGPS测量系统，J.Schwendemann[1]等人通过研究指出，iGPS可用于巷道中掘进机及其他掘进设备的导航以及应力状态下飞机机身结构的变形测量；德国亚琛工业大学和尼康公司的RobertSchmitt[2]等人通过对不确定度的研究指出，iGPS系统除用于机器人的控制和校准以外，还可以广泛应用于航空、航天、造船、汽车等大尺寸、高精度定位与测量的装备制造领域。 本文介绍了iGPS测量系统组成，讨论了系统实现关键技术，列举了iGPS测量系统在飞机柔性装配中的应用。 iGPS测量系统组成 典型的iGPS测量系统主要由3大部分组成：信号发射、信号接收和信号处理（见图3）。信号发射部分为激光发射器，系统工作时，发射器发出2 道具有固定角度的扇面激光和全向光脉冲，该激光对人体和眼睛没有任何伤害；信号接收部分由传感器和接收器组成，传感器接收来自发射器发出的激光模拟信号，并传给放大器，接收器对放大信号进行处理并转化成数字化的角度信息；信号处理部分由中央计算机、客户端和数据处理软件组成，角度信息通过无线网络传输至中央计算机，由第三方数据处理软件（如MAYA、SpatialAnalyzer、Metrolog Ⅱ等）处理为准确的方位信息，并在整个工作区域和网络中共享，以便于多个用户从客户端读取被测点的位置信息，从而实现定位。沈飞公司与天津大学、634所联合研制的iGPS测量系统主要由发射基站、接收器（测量传感器）、前端处理机、控制网、任务计算机和主控计算机组成。主控计算机位于星形网络布局的中心，负责控制测量任务及参数配置、分配资源、构建及优化控制网并监控整个测量系统的状态。发射基站分布于整个测量空间，其数量和位置根据测量空间和测量任务进行规划，只要保证接收器（测量传感器）同时接收2个或2个以上发射基站的扫描激光信号，测量即可稳定进行。前端处理机负责实现接收器（测量传感器）接收到的光信号转换为时间信号，并通过Zigbee无线网络（无线传输距离可达40m）发送到任务计算机，由任务计算机完成空间坐标的解算并进行三维显示。控制网协助接收器完成精确解算的任务，并动态监控、更新发射基站参数，以实现系统的自动校正和补偿。经过系统应用测试验证，车间测量场系统精度能达到0.2mm。 iGPS测量系统实现关键技术 1 系统布局及测量网优化 iGPS测量系统中发射器和接收器的数量以及相对位置在很大程度上影响着系统测量精度，不同种类接收器的使用也会产生不同的测量精度。例如，3个发射器相对于2个发射器其测量精度可提高50%，4个发射器相对于3个发射器其测量精度可提高30%，5个发射器相对于4个发射器其测量精度可提高10%~15%[3]。此外，测量系统中全局控制网由多个区域测量网构成，究竟由哪些发射器和接收器组成区域测量网应根据实际情况进行分配。例如，在重点关注区域可布置较多的发射器，以进一步增强测量结果的稳定性。因此，只有合理布置系统资源，并进行测量网优化，才能实现被测对象的精准定位。 2 系统标定技术 iGPS测量系统中每个发射器都有自己的测量坐标系，所测得的角度值（方位角、俯仰角）也都是相对于各自的坐标系，为了利用不同坐标系下所测得的角度值，就需要在测量初始对发射器之间的相对位置关系和空间姿态进行标定，确定系统参数，使所有发射器测得的目标点的角度值在同一个坐标系下。iGPS系统标定实际上就是通过测量空间目标点，然后对其观测值进行平差解算，求得各发射器测量坐标系之间的相对位置和姿态。在利用系统标定后的iGPS对空间未知目标点进行测量时，根据测得的观测值及发射器测量坐标系之间的相对位置和姿态关系，便可解算出未知点的三维坐标。因此，系统标定技术是iGPS测量系统进行空间点坐标测量的前提和关键[4]。 3 数据处理与分析 使用iGPS系统进行测量时，接收器接收来自不同发射器发出的激光模拟信号，为了快速获得目标点的坐标，要求接收器对各通路数据进行实时处理，提高数据处理速度，为实现多任务、多目标点的同时测量打下基础。此外，采用iGPS进行位姿调整时，需要根据目标点的测量值与理论值差异来确定调整量。因此，为了实时反馈调整信息，必须实现测量数据的快速处理和分析。 4 误差补偿技术 iGPS测量系统误差主要源于仪器误差、附件误差、环境误差和方法误差等[4]。仪器误差包括发射器和接收器误差，发射器产生误差的因素主要有：轴系偏摆、光脉冲延时同步、电机转速偏移以及光源信号、光平面的倾角及相对位置等。接收器产生误差的因素主要影响体现在计时测量及其匹配判别、接收器光路设计等方面。针对每一个发射器，360°范围内不同角度的测量误差是不同的，可以根据实际测量结果结合插值等方法进行角度修正。系统的定向分为内参数标定和现场定向2部分，影响内参数标定质量的因素主要有激光器自带误差以及转轴标定精度；影响现场定向质量的因素包括测角精度（系统硬件精度）、发射站布局、标定点的选取及现场空间的限制、标定算法以及控制点精度等。iGPS作为角度交汇测量系统，发射站的布局对测量精度会产生较大的影响，主要影响因素有基线长度、交汇角、约束方向以及发射站的个数等。对于全局测量误差，可以在全局布置几个目标点，并且用高精度测量设备对其定位，当发射器工作一段时间后，重复测量这几个目标点的坐标，根据测得的误差进行全局误差补偿。只有采用正确的误差补偿方法，才能提高iGPS测量系统的精度、可靠性和稳定性。 iGPS系统在飞机柔性装配中的应用 1 柔性装配工装定位 飞机柔性装配工装由骨架、定位件、夹紧件及辅助设备等组成，工装定位件安装的准确度对飞机装配精度起着重要的作用。柔性工装尺寸大、结构复杂、定位件多，采用传统测量设备对其定检所需的时间较长，因此可以使用iGPS测量系统进行工装的定位安装，从而大大缩短工装准备时间，提高装配效率。 2 自动牵引运输车导航 在飞机柔性装配前，不同装配车间之间或者从装配车间到试飞场之间的部件运输，都需要大量牵引运输车进行频繁的穿梭作业。对于固定导轨系统来说，很难实现运输路径的改变。而iGPS测量系统可以实现对自动牵引运输车的精确导航，并且根据需要进行交通控制和传输路径规划，控制停泊位置和电池充电站[5]。 3 部件对接 尼康公司报道称，巴西AeronauticsInstitute of Technology(ITA)和巴西航空工业公司(Embraer)在小型客机自动化装配中（见图4）采用了iGPS系统。其装配场地面积为300m2，高10m，测量系统由iGPS、摄影测量和激光雷达组成，协助2台重型工业机器人进行机身装配。 图4 小型客机自动化装配 美国波音公司从1998年开始研究iGPS测量技术，并已应用于从747、F/A18到777等飞机的总装对接中，解决了对大尺寸构件的测量问题。在最新的787客机总装（见图5）中，iGPS技术应用更加成熟。装配过程中，测量系统会定位飞机部件，这些数据信息被输入到系统的应用软件中，从而解算出飞机各部件（前后机身、左右机翼等）需要移动的距离，以确保飞机相邻部件的准确对接装配。这一精确的定位过程保证了飞机的平滑装配，使得787机翼机身对接装配仅用了几个小时，而不是通常所需的几天[6]。 图5 波音787部件对接 4 工业机器人自动引导 使用iGPS系统对工业钻铆机器人进行实时引导，以提高机翼指定位置处钻孔及铆接精度；可使机翼钻孔和铆接工位的定位准确程度提高10倍。在动态制造过程中当部件由机械人夹持进行焊接时，也可由iGPS对机器人进行实时跟踪定位提高焊接精度；为无法使用精确位置反馈
buct123 发表于 2014-2-13 09:55
复合材料一体化机翼技术差得远了，充其量刚学步，自动铺放设备是对华军事禁售设备，没有民机项目的由头， ...
有民机项目都没有用，这东西在别人卖给你的时候，就要签署禁止用于军事用途，否则配件断供，对华军事禁运可不是开玩笑的。
复合材料一体化机翼技术差得远了，充其量刚学步，自动铺放设备是对华军事禁售设备，没有民机项目的由头， ...
有民机项目都没有用，这东西在别人卖给你的时候，就要签署禁止用于军事用途，否则配件断供，对华军事禁运可不是开玩笑的。
iGPS测量系统实现关键技术及应用 20世纪70年代，美国陆、海、空三军联合研制出GPS（GlobalPositioning System）全球定位系统（见图1），主要为陆、海、空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。经过几十年的发展，GPS系统不仅仅只用于军事用途，现在已经逐渐深入到人们的日常生活当中，被视为全世界通用的定位系统。GPS系统的优势不仅在于它的先进技术，更在于它的系统理念。 图1 美国GPS全球定位系统 20世纪90年代，在GPS测量原理的启发下，美国Arcsecond公司率先开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内GPS（indoorGPS，iGPS）系统（见图2），主要用于解决大尺寸室内空间测量与定位问题。iGPS对大尺寸的精密测量提供了一种全新的方法，解决了飞机外形、大型船身等大尺寸对象的精密测量问题。iGPS与GPS一样，利用三角测量原理建立三维坐标体系从而实现定位，不同的是iGPS采用红外激光代替了卫星（微波）信号。iGPS是利用室内的激光发射装置（基站）不停地向外发射单向的带有位置信息的红外激光，接收器接受到信号后，从中得到发射器与接受器间的2个角度值（类似于经纬仪的水平角和垂直角），在已知基站的位置和方位信息后，只要有2个以上的基站就可以通过角度交会的方法计算出接收器的三维坐标。 图2 大尺寸IGPS测量系统 iGPS测量系统具有以下优点： （1）多用户测量。iGPS测量场是1个共享的资源场，位于测量场中的接收器独立工作，互不影响，像GPS系统一样，只需增加传感器和接收器的数量就可以增加用户。 （2）测量范围广。在iGPS测量网中，通过增加发射站可实现量程扩展，且不损失测量精度，其工作范围为2~300m。 （3）抗干扰性好。测量过程允许断光，且不影响测量精度。 （4）无需转站测量。可以通过增加发射器或对其进行部局重构，实现对系统内全部测量点的测量，从而降低或消除转站误差。 （5）可视化程度高。无论是在测量现场还是中央控制中心，操作人员都可以通过PDA或计算机屏幕实时看到被测点的三维坐标。 （6）一次标定多次使用。只要标定后的发射站位置不发生改变，该测量场即可无限次使用。 基于以上优点，近几年来国内外业界深入研究了iGPS测量系统，J.Schwendemann[1]等人通过研究指出，iGPS可用于巷道中掘进机及其他掘进设备的导航以及应力状态下飞机机身结构的变形测量；德国亚琛工业大学和尼康公司的RobertSchmitt[2]等人通过对不确定度的研究指出，iGPS系统除用于机器人的控制和校准以外，还可以广泛应用于航空、航天、造船、汽车等大尺寸、高精度定位与测量的装备制造领域。 本文介绍了iGPS测量系统组成，讨论了系统实现关键技术，列举了iGPS测量系统在飞机柔性装配中的应用。 iGPS测量系统组成 典型的iGPS测量系统主要由3大部分组成：信号发射、信号接收和信号处理（见图3）。信号发射部分为激光发射器，系统工作时，发射器发出2 道具有固定角度的扇面激光和全向光脉冲，该激光对人体和眼睛没有任何伤害；信号接收部分由传感器和接收器组成，传感器接收来自发射器发出的激光模拟信号，并传给放大器，接收器对放大信号进行处理并转化成数字化的角度信息；信号处理部分由中央计算机、客户端和数据处理软件组成，角度信息通过无线网络传输至中央计算机，由第三方数据处理软件（如MAYA、SpatialAnalyzer、Metrolog Ⅱ等）处理为准确的方位信息，并在整个工作区域和网络中共享，以便于多个用户从客户端读取被测点的位置信息，从而实现定位。沈飞公司与天津大学、634所联合研制的iGPS测量系统主要由发射基站、接收器（测量传感器）、前端处理机、控制网、任务计算机和主控计算机组成。主控计算机位于星形网络布局的中心，负责控制测量任务及参数配置、分配资源、构建及优化控制网并监控整个测量系统的状态。发射基站分布于整个测量空间，其数量和位置根据测量空间和测量任务进行规划，只要保证接收器（测量传感器）同时接收2个或2个以上发射基站的扫描激光信号，测量即可稳定进行。前端处理机负责实现接收器（测量传感器）接收到的光信号转换为时间信号，并通过Zigbee无线网络（无线传输距离可达40m）发送到任务计算机，由任务计算机完成空间坐标的解算并进行三维显示。控制网协助接收器完成精确解算的任务，并动态监控、更新发射基站参数，以实现系统的自动校正和补偿。经过系统应用测试验证，车间测量场系统精度能达到0.2mm。 iGPS测量系统实现关键技术 1 系统布局及测量网优化 iGPS测量系统中发射器和接收器的数量以及相对位置在很大程度上影响着系统测量精度，不同种类接收器的使用也会产生不同的测量精度。例如，3个发射器相对于2个发射器其测量精度可提高50%，4个发射器相对于3个发射器其测量精度可提高30%，5个发射器相对于4个发射器其测量精度可提高10%~15%[3]。此外，测量系统中全局控制网由多个区域测量网构成，究竟由哪些发射器和接收器组成区域测量网应根据实际情况进行分配。例如，在重点关注区域可布置较多的发射器，以进一步增强测量结果的稳定性。因此，只有合理布置系统资源，并进行测量网优化，才能实现被测对象的精准定位。 2 系统标定技术 iGPS测量系统中每个发射器都有自己的测量坐标系，所测得的角度值（方位角、俯仰角）也都是相对于各自的坐标系，为了利用不同坐标系下所测得的角度值，就需要在测量初始对发射器之间的相对位置关系和空间姿态进行标定，确定系统参数，使所有发射器测得的目标点的角度值在同一个坐标系下。iGPS系统标定实际上就是通过测量空间目标点，然后对其观测值进行平差解算，求得各发射器测量坐标系之间的相对位置和姿态。在利用系统标定后的iGPS对空间未知目标点进行测量时，根据测得的观测值及发射器测量坐标系之间的相对位置和姿态关系，便可解算出未知点的三维坐标。因此，系统标定技术是iGPS测量系统进行空间点坐标测量的前提和关键[4]。 3 数据处理与分析 使用iGPS系统进行测量时，接收器接收来自不同发射器发出的激光模拟信号，为了快速获得目标点的坐标，要求接收器对各通路数据进行实时处理，提高数据处理速度，为实现多任务、多目标点的同时测量打下基础。此外，采用iGPS进行位姿调整时，需要根据目标点的测量值与理论值差异来确定调整量。因此，为了实时反馈调整信息，必须实现测量数据的快速处理和分析。 4 误差补偿技术 iGPS测量系统误差主要源于仪器误差、附件误差、环境误差和方法误差等[4]。仪器误差包括发射器和接收器误差，发射器产生误差的因素主要有：轴系偏摆、光脉冲延时同步、电机转速偏移以及光源信号、光平面的倾角及相对位置等。接收器产生误差的因素主要影响体现在计时测量及其匹配判别、接收器光路设计等方面。针对每一个发射器，360°范围内不同角度的测量误差是不同的，可以根据实际测量结果结合插值等方法进行角度修正。系统的定向分为内参数标定和现场定向2部分，影响内参数标定质量的因素主要有激光器自带误差以及转轴标定精度；影响现场定向质量的因素包括测角精度（系统硬件精度）、发射站布局、标定点的选取及现场空间的限制、标定算法以及控制点精度等。iGPS作为角度交汇测量系统，发射站的布局对测量精度会产生较大的影响，主要影响因素有基线长度、交汇角、约束方向以及发射站的个数等。对于全局测量误差，可以在全局布置几个目标点，并且用高精度测量设备对其定位，当发射器工作一段时间后，重复测量这几个目标点的坐标，根据测得的误差进行全局误差补偿。只有采用正确的误差补偿方法，才能提高iGPS测量系统的精度、可靠性和稳定性。 iGPS系统在飞机柔性装配中的应用 1 柔性装配工装定位 飞机柔性装配工装由骨架、定位件、夹紧件及辅助设备等组成，工装定位件安装的准确度对飞机装配精度起着重要的作用。柔性工装尺寸大、结构复杂、定位件多，采用传统测量设备对其定检所需的时间较长，因此可以使用iGPS测量系统进行工装的定位安装，从而大大缩短工装准备时间，提高装配效率。 2 自动牵引运输车导航 在飞机柔性装配前，不同装配车间之间或者从装配车间到试飞场之间的部件运输，都需要大量牵引运输车进行频繁的穿梭作业。对于固定导轨系统来说，很难实现运输路径的改变。而iGPS测量系统可以实现对自动牵引运输车的精确导航，并且根据需要进行交通控制和传输路径规划，控制停泊位置和电池充电站[5]。 3 部件对接 尼康公司报道称，巴西AeronauticsInstitute of Technology(ITA)和巴西航空工业公司(Embraer)在小型客机自动化装配中（见图4）采用了iGPS系统。其装配场地面积为300m2，高10m，测量系统由iGPS、摄影测量和激光雷达组成，协助2台重型工业机器人进行机身装配。 图4 小型客机自动化装配 美国波音公司从1998年开始研究iGPS测量技术，并已应用于从747、F/A18到777等飞机的总装对接中，解决了对大尺寸构件的测量问题。在最新的787客机总装（见图5）中，iGPS技术应用更加成熟。装配过程中，测量系统会定位飞机部件，这些数据信息被输入到系统的应用软件中，从而解算出飞机各部件（前后机身、左右机翼等）需要移动的距离，以确保飞机相邻部件的准确对接装配。这一精确的定位过程保证了飞机的平滑装配，使得787机翼机身对接装配仅用了几个小时，而不是通常所需的几天[6]。 图5 波音787部件对接 4 工业机器人自动引导 使用iGPS系统对工业钻铆机器人进行实时引导，以提高机翼指定位置处钻孔及铆接精度；可使机翼钻孔和铆接工位的定位准确程度提高10倍。在动态制造过程中当部件由机械人夹持进行焊接时，也可由iGPS对机器人进行实时跟踪定位提高焊接精度；为无法使用精确位置反馈
一会说生产技术先进
一会说产能不足
巧妇难为无米之炊
一会说产能不足
巧妇难为无米之炊
又是禁售论调，越禁约好，越禁我们自主研发的越多
问题是新设备新工艺的可靠性怎么样，实际产能怎么样，不要引进了没几天就坏了而且没法修就行
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路过成都 发表于 2014-2-13 10:02
一会说生产技术先进
一会说产能不足
子系统的生产是沈飞不能掌握的，沈飞自己并不生产全部的设备。
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复合材料一体化机翼技术差得远了，充其量刚学步，自动铺放设备是对华军事禁售设备，没有民机项目的由头， ...
是不是刚学步不知道，但31001结构一体化率全球最高可是有八股证实的。
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一会说生产技术先进
一会说产能不足
发动机等分系统产能不足和结构组装等技术先进不矛盾吧？
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问题是新设备新工艺的可靠性怎么样，实际产能怎么样，不要引进了没几天就坏了而且没法修就行
新系统新装备没看出来是引进的啊？貌似这种级别的东西也没地引进吧。
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不久前
成飞的一篇八股文也这样吹过一次
把链接贴一下行吗？
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hswz 发表于 2014-2-13 00:18
2.6 信息化管理技术
数字化柔性装配生产线集成管理系统实现了从产品设计、工艺、装配、检验和现场 ...
看来北边的打铁技艺南边还得学一阵子啊
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