大國重器在眼前制造

嚴晴晴

中國商飛上海飛機制造有限公司是我們同濟大學航空航天與力學學院的實習重鎮，C919大型客機的總裝處就在公司位于浦東新區的基地。第一次來到C919總裝車間，我仰起頭，那龐大的身影一下子飛進了我的心，那種震撼，甚至讓我涌出了眼淚。

總裝車間的震撼

C919的機翼采用的是從500多個翼型方案中優選出的超臨界翼型。超臨界翼型與人們印象中上凸下平的常規機翼剖面完全相反，它是上平下凸狀的，可以大幅改善在跨音速范圍（鄰近音速的速度，通常指0.8～1.2倍音速的速度范圍）內的氣動性能。機翼的翼尖部分微微向上挑起，好像舞蹈演員在舞臺上擺出的漂亮的手部造型，十分優美。機頭部分，四塊玻璃組成了圓弧形風擋，不僅流暢大氣，也讓飛行員的觀察視野更廣闊，這是C919區別于其他飛機的獨特造型，大家只要看到這樣的“機臉”就知道，這是中國研制的大飛機。

從正面看，前機身是一個巨大的圓筒狀“鐵家伙”，里頭包含1600多個零件，1900多個工裝項目。走到后面看，飛機尾翼采用的是國際上最流行的常規布局，除重要的連接接頭是鈦合金零件外，尾翼的絕大部分零部件均為其他先進的復合材料。不論怎么看，C919都讓人著迷。

帶領我們參觀學習的劉老師給我們介紹了浦東基地的基本情況。浦東基地的面積相當于400個標準足球場，這里包括物流中心、復合材料中心、部裝廠房、總裝廠房、整機噴漆中心以及試飛站等多個廠房或大型區域。從空中俯視，廠房就像一個個方方正正的大盒子，這些盒子以灰色和黃色為主，寓意著“輝煌”。其中，部裝廠房是裝配飛機機頭、前機身、中機身、后機身、機翼、尾翼等各個分散部段的廠房，它的體量非常大，將近40米長的飛機，首尾相連能排7架，據說光是它的鋼結構屋蓋就重達3000噸，當時還創造了國內廠房的面積紀錄。

我們身處的C919總裝車間也非常大，車間長305米，寬78米，約有三個半標準足球場的面積。這里配備了國際上最主流最先進的移動生產線，由于飛機要在其中不斷移動，所以廠房需要更“長”些。一個個零部件隨著移載平臺慢慢往前移動，工人在定點工位上熟練地操作著，如同造汽車的生產線一樣，加工過程井然有序。2015年11月，第一架C919大型客機在這里掀起了蓋頭，靚麗登場。未來，這里每年將承擔150架C919大型客機的總裝工作。

大型客機制造是一項高度集成的系統工程，一架C919大型客機有250萬個零部件。把這么多零部件組合在一起，絕不是一件簡單的事。

在總裝車間，五六個技術工人正深入C919的“體內”，給飛機裝上電纜、導管、系統設備，調試、安裝發動機，安裝座椅、座艙設備……只有在高度優化的工藝流程（加工和組裝零件的順序）的安排下，才能充分協調各方資源，精準完成工作。

“不僅編制工藝流程有很大的難度，有些裝配任務可能看著簡單，實際難度極高。”語罷，劉老師指向我匆匆幾步就路過了的翼吊式發動機，又指了指它上面的機翼。

我返回駐足細看，兩者相隔的距離僅僅不到1米，仿佛拿手一推就能碰在一起。但實際上，算上托架等器具，發動機的重量已經超過5噸，起吊過程中要保持平穩十分不易;再加上前后位置上的多點螺栓必須協調安裝，每個螺栓孔徑間隙只有0.1毫米，還要避免強行安裝（否則會產生裝配應力，留下安全隱患），如此一來，安裝難度變得極高。劉老師說，第一次正式安裝時，工程師們足足經歷了3晝夜的鏖戰。

隨著我們腳步的前移，劉老師的講解內容也更換了側重點，變成了創新。他給我們舉了一個已經投入生產應用的例子——柔性軌道制孔系統。“它看起來像沿著軌道爬行的‘機器人，又長著一張‘大眾臉，很容易被人忽略。但在機前、中機身對接作業中，這臺不起眼的機器發揮了大作用，把原本需要4名工人24小時才能完成的制孔工作在1小時內就搞定了，不僅速度快，而且精度高。”劉老師說，隨著飛機制造智能化水平加速推進，在C919批量生產后，98%的鉆鉚工作都將由機器人完成。

智慧車間的智慧

隨后，劉老師帶我們來到了智慧數控車間。傳統數控車間內常見的景象是穿戴好防護設施的技術工人正忙碌地操作機器，而智慧數控車間里則幾乎看不到工人的身影，取而代之在地面奔走的是運載機器人和AGV小車（裝備自動導航裝置的運輸車）。

小車約半人高，按照規定的路線穿梭于設備間，對我們這些“外來者”不聞不問。雖然小車不是擬人化的機器人，但認真工作的樣子看著還是十分可愛，我和幾個實習生故意走上前去想擋住它的路，它便原地轉個彎，繞過我們，“高冷”地抱著一車金屬碎屑瀟灑而去，讓我們的壞念頭失算。

在這里，不僅這些會動的設備，包括數控機床乃至物料架和托臺在內的所有設備都被植入了一根用于信息交互的“神經”，可以進行“交流”。劉老師告訴我們：數控機床將零件加工好后，便會“通知”運載機器人去取件，并“喚醒”水箱對零件進行超聲波清洗，隨后由AGV小車“扛著”托架和零件運出車間，整個過程都是無人化作業。

早先我的注意力都在AGV小車身上，幾乎沒有關注到智慧數控車間的工作人員。定睛一看，我發現他們的工作更加高科技：他們戴著AR眼鏡，通過手指在空中點動虛擬的屏幕來調取資料，好似一個只有在電影里才會出現的未來場景。劉老師介紹，他們是“設備管家”，通過虛擬的屏幕實時監控設備的運行情況。當進入油箱作業的一線工人戴上AR眼鏡時，他眼前的景象還能同步傳遞到其他技術人員的平板電腦上，以實時獲取遠程技術支持，真可謂科技感十足。

復合材料勢頭猛

從智慧數控車間出來，繞過一塊篆刻著“讓中國的大飛機翱翔藍天”的巨石后，我們到達了復合材料中心。一進大門，我就像是走進了一個陳列館。展柜上擺放著大大小小的由復合材料制成的試驗件，它們都是新材料、新工藝成果，不僅被用作受力實驗的測試對象，也驗證了設計階段各種工藝的可行性。這里的復合材料試驗件數量高達8000多件，都是研究人員經過不斷嘗試后收獲的成功果實。

其中，最為壯觀的當屬七米梁。7米梁承受著大部分機翼的彎矩和剪力，類似于我們抬起手臂呈“一字”時骨骼起到的作用。7米梁高高的個頭直沖天花板，如此龐大的“零件”，要在制作中保證它的精度，需要先進的加工技術。“隨著航空材料的發展，傳統的金屬材料正在被更輕、更強的復合材料所代替，”講到這里，劉老師開了個玩笑，“幾十年前，人們將飛機稱作‘鐵鳥，但在未來，飛機的別稱可能就要改為‘塑料飛機了，因為復合材料多以樹脂為基體呀。”?雖然我國民用飛機復合材料結構應用技術的研究起步晚，基礎相對薄弱，但經過研究人員的不懈努力，如今已在一些方面實現了跨越式的發展，制造“塑料飛機”再也不是夢。

隨著參觀腳步的深入，我的目光又被一個“大塊頭”——5.5m×21m的巨型熱壓罐吸引了。熱壓罐是制作航空復合材料零件的主要設備，沒有它，很多復合材料零件就無法制造。“C919飛機不少部件使用的都是復合材料，這個‘大塊頭可是我們的‘大寶貝！”?劉老師自豪地說，“它是中國目前最大的熱壓罐，不僅體型巨大，并且非常重，罐體裝滿水后達900多噸，必須放在特制的場地上，否則會把地面壓壞。陸地上沒有大貨車能載得動它，所以它是被分段運進來的，焊接組裝工作也是在這里完成的，前后足足用了四個月！”?在航空工業領域，制造大型復合材料結構件都需要用到大型熱壓罐，而大型熱壓罐成本非常昂貴，這也是限制復合材料發展的一大原因。據說這個大型熱壓罐的造價高達1億人民幣，能目睹到體型如此之大的熱壓罐，我感到非常榮幸。

責任編輯：曹曉晨