A350机翼创新装配工艺

本文摘要：（由ai生成）

这篇文章主要介绍了空客 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。文章还提到了空客的创新装配工艺，并对比了波音公司的 777X 机翼制造。最后，文章提出了 C929 复材机翼制造的难点，并对其未来发展进行了展望。

虽然机翼的主要工作是提供升力，但它们的作用远  不止这一点。机翼装有控制面， 当你起飞和降落时， 你  看到的那些面板在延伸。这些系统被称为“高升力”系  统， 它由前部的缝翼和后部的襟翼组成。它们增加了机  翼面积的大小，使飞机能够以较慢的速度飞行。机翼上  的其他控制面是副翼，它控制飞机的滚转并帮助飞机转  向，还有扰流板， 它可以用作刹车，使飞机在飞行中减  速， 并在降落时降低升力。机翼还含有大量飞行燃料， 是劳斯莱斯 Trent XWB  巨型发动机的固定点。

A350 机翼融合了机翼设计的最新特点，使用了 4000 多小时的风洞时间进行开发。其结果是建造了有史以来 效率最高的机翼之 一。

A350 机翼除了固定前缘、翼肋使用铝-锂合金 、 一 些连接立体接头、主起落架支撑用钢、钛合金外， 其余 结构件全部是用碳纤维复合材料制造的。主要受力结构 件：上下壁板、前后梁，使用赫氏（Hexcel）HexPlyM21E/IAM 碳纤维复合材料（空客规范： AIMS05-27-002）。

新建机翼总装配厂房

2011.10.14  英国首相戴维 · 卡梅伦阁下今天下午在威尔士正式启用了空客耗资 4 亿英镑的新机翼厂房，这 是一个最先进的制造设施， 将为空客先进的新型  A350 XWB 远程飞机系列组装机翼。

首相与数百名客人和空中客车公司员工一起为位 于弗林特郡布劳顿的巨型环保空中客车北工厂揭幕，该 工厂最终将有 650 人在这里工作。该工厂比温布利体育 场更大，是英国近年来建造的最大制造厂之一，将为 A350 XWB 生产高科技碳纤维“ 复合材料 ”机翼。

A350 XWB 计划将支持空客菲尔顿和布劳顿工厂的 1200  多个工作岗位， 以及英国供应链中的 5000  多个其 他高技能/高价值工作岗位。在该计划中，英国航空航天 公司已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。

英国首相戴维 ·卡梅伦表示：“政府致力于建立一个 更平衡的经济，加强制造业、出口和私人投资，在英国 各地创造就业机会。我欢迎空中客车公司新的最先进设 施的启用，这将有助于实现这 一 目标，并支持我们创造 可持续经济增长的计划。空中客车公司在这里的投资也 突显了它对英国劳动力专业知识和英国制造业基地的 信心。”

威尔士国务大臣谢丽尔 ·吉兰(Cheryl Gillan)表示：“这 座宏伟的设施是 A350 XWB 计划的关键部分，该计划将有助于维持和支持英国各地数千个工作岗位。我一直是 空中客车公司的常客，相信这将进一步巩固威尔士在航 空航天和供应链领域日益增长的一流创新者和领导者 的声誉。新的 A350 XWB 设施对北威尔士经济来说是个 好消息，也是政府正在努力创造的私营部门增长的一个 实实在在的例子。 ”

威尔士第一部长卡文 · 琼斯(Carwyn Jones)补充道：  “ 这家世界级工厂的开业对威尔士来说是一项重大成 就，也是一个好消息。威尔士政府和空中客车公司很高 兴能够庆祝这一重大活动，这突出了对布劳顿的重大投 资，并加强了我们作为一个拥有高端制造技能和高价值 产品的国家的声誉 ”。

空中客车公司首席执行官汤姆 · 恩德斯(Tom Enders) 表示：“ 空中客车北方工厂是一家真正世界领先的飞机 机翼组装厂，是空中客车公司全球布局的主要支柱。今 天的开业标志着我们 A350 计划的一个重要里程碑，因 为我们正朝着飞机总装的开始迈进。” 。“ 这个新设施 和所有致力于建造 A350 碳纤维机翼的团队将在交付新 一代飞机方面发挥至关重要的作用。 ”

新建工厂装配线专门为A350 XWB 系列的所有成员 装配~30  米长的机翼， 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  多年来引以为傲的 航空航天制造传统。在过去的十年里，该工厂已投资超 过  18 亿英镑，确保其成为世界上同类工厂中最现代化 的工厂之 一 。 新建 A350 机翼装配厂房：

• 4.6 万㎡的厂房高23m。这使它的体积 达到 106 万 m³;

• 已经安装了 5.8 万米的电缆；

• 8000 吨钢结构被用来建造工厂；

• 250000 个螺栓将建筑固定在一起；

• 经过节能优化， 该工厂的电力部分来自三个 大型太阳能跟踪阵列和一个木屑颗粒生物质 发电厂锅炉；

• 它有三个太阳追踪太阳能电池板阵列， 每年 产生 22500kWH 的电力， 以帮助内部照明。太 阳能输出由木屑颗粒生物质锅炉系统辅助：每 年输出  83  万千瓦时， 为工厂提供更多的照明 和供暖。 同时， 北方工厂的太阳能热水系统产 生了工厂所需热水的  30%以上（相当于每年 12374kWH 或热水）。100kW 空气源热泵提供地 暖。

机翼装配过程

一旦从“白鲸”号（一种以独特的白鲸命名的改装货机）上卸下壁板、梁，工程师们就开始将所有部件组 装在一起，从翼肋和所有内部部件开始。 六百五十人在 此工作， 组装一架 A350 机翼需要五天时间。

A350 XWB  机翼装配系统被称为“ 脉冲线 ”。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，再到从夹具上取下。

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 、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（见下图：俄罗斯 MC-21、空客 A220 机翼装配）。 突出的优点是长达~30 米、重达 10 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（ Damon Griffiths）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。

------  完  ------

杨超凡      2024.4.20