基于標(biāo)準(zhǔn)化的民用飛機(jī)零部件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李 研

（吉林化工學(xué)院,吉林 吉林 132022）

0 引言

由于民用飛機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對(duì)比較復(fù)雜，每一個(gè)零部件需要經(jīng)歷方案設(shè)計(jì)、技術(shù)協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)試飛、結(jié)構(gòu)修整以及正式投入使用等多個(gè)方面的工作流程，整體的信息量相對(duì)較大，同時(shí)涉及的工作環(huán)節(jié)相對(duì)較多，很容易產(chǎn)生各種人為性因素的影響，存在大量的零部件種類相對(duì)較多的問題，不但設(shè)計(jì)工作周期的有所延長(zhǎng)，且由于受到民用飛機(jī)的相關(guān)管理工作要求約束，整個(gè)產(chǎn)品的管理工作成本也相對(duì)較高，需要基于標(biāo)準(zhǔn)化的民用飛機(jī)零部件設(shè)計(jì)工作展開全面分析和研究。

1 民用飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系分析

1.1 波音標(biāo)準(zhǔn)體系分析

波音飛機(jī)在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間相對(duì)比較悠久，并且在我國(guó)航空航天領(lǐng)域的知名度相比較高，取得的業(yè)績(jī)也令人矚目。根據(jù)相關(guān)工作人員的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，波音公司在發(fā)展過程中所生產(chǎn)出的產(chǎn)品總量以及所制定出的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)超過數(shù)萬項(xiàng)，所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)包含內(nèi)部和外部標(biāo)準(zhǔn)，集中體現(xiàn)在飛機(jī)的零部件產(chǎn)品研發(fā)飛機(jī)操控模式，零部件生產(chǎn)質(zhì)量控制業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)發(fā)展以及信息化管理等多方面工作內(nèi)容。在外部工作標(biāo)準(zhǔn)體系中，主要包含國(guó)際化控制標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)來講則作為波音公司單位所制定出的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作范疇。通常情況下，主要涵蓋內(nèi)部各種零部件設(shè)計(jì)、零部件產(chǎn)品質(zhì)量控制工作標(biāo)準(zhǔn)以及零部件生產(chǎn)規(guī)范工作要求等，以有效保證飛機(jī)各環(huán)節(jié)零部件的質(zhì)量符合飛機(jī)的正常使用工作標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.2 空客標(biāo)準(zhǔn)體系

空客公司作為一家跨國(guó)航空企業(yè)，單位所涉及的工作領(lǐng)域比較寬泛，同時(shí)其中的各項(xiàng)分支業(yè)務(wù)以及分支代表比較復(fù)雜。如何全面實(shí)現(xiàn)對(duì)空客體系的科學(xué)化管理，是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作的重要基礎(chǔ)，也是一項(xiàng)重點(diǎn)問題。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以看出，空客公司標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量也超過了數(shù)萬項(xiàng)以上，在零部件產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)方面，主要是以基礎(chǔ)生產(chǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)以及零部件工藝化生產(chǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)作為主要的工作內(nèi)容。同時(shí)，空客公司也建立起更加專業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)化管理工作部門，對(duì)各個(gè)不同環(huán)節(jié)工作進(jìn)行有效協(xié)調(diào)和保障。通過該項(xiàng)技術(shù)的合理應(yīng)用，可以進(jìn)一步保證飛機(jī)零部件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作更加科學(xué)規(guī)范。與此同時(shí)，可以對(duì)零部件生產(chǎn)過程中存在的各種問題進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化與調(diào)整，對(duì)零部件產(chǎn)品的創(chuàng)新型生產(chǎn)工作進(jìn)行合理控制。為了全面提高飛機(jī)零部件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作質(zhì)量以及精確度，空客公司經(jīng)過大量的實(shí)踐后，研發(fā)出了標(biāo)準(zhǔn)化控制工具，可以進(jìn)一步保證標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的完善，推動(dòng)整個(gè)飛機(jī)零部件產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的提升。

2 民用飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工作體系

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在民用飛機(jī)的研發(fā)起步時(shí)間相對(duì)較短。隨著各種不同形式的支線客機(jī)逐漸交付使用，我國(guó)飛機(jī)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化管控工作體系得到了全面優(yōu)化。在我國(guó)早期民用飛機(jī)使用中，針對(duì)飛機(jī)轉(zhuǎn)包問題主要是以波音公司為基礎(chǔ)，該公司曾經(jīng)與麥道共同研發(fā)過民用飛機(jī)，因此現(xiàn)階段在我國(guó)國(guó)內(nèi)，針對(duì)民用飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建和波音標(biāo)準(zhǔn)體系基本保持相同。

2.1 民用飛機(jī)零部件標(biāo)準(zhǔn)化分析

民營(yíng)飛機(jī)在零部件標(biāo)準(zhǔn)化控制工作中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同環(huán)節(jié)的零部件產(chǎn)品進(jìn)行更加精確和高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，通常情況下分為以下幾個(gè)方面。

2.1.1 結(jié)構(gòu)分類

在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)中存在大量相似的零部件，比如飛機(jī)的隔框、連接片以及飛機(jī)機(jī)翼的接頭設(shè)施等。其中還包含各種不同類型的電氣設(shè)備，如飛機(jī)的電纜設(shè)備、支架安裝以及飛機(jī)在運(yùn)行過程中的安全防護(hù)系統(tǒng)等。民用飛機(jī)對(duì)整個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)分類要求相對(duì)較高，但由于飛機(jī)零部件的設(shè)計(jì)工作流程存在一定的差異性，需要基于標(biāo)準(zhǔn)化的零部件設(shè)計(jì)工作思路，有效保證飛機(jī)各環(huán)節(jié)零部件的使用質(zhì)量和效果。

2.1.2 零部件的參數(shù)化定義

隨著我國(guó)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用程度越來越高，相關(guān)飛機(jī)制造單位通過對(duì)先進(jìn)的三維數(shù)字化和制造裝備技術(shù)的合理應(yīng)用，可以有效實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)量控制與傳遞，并且針對(duì)飛機(jī)各環(huán)節(jié)零部件的設(shè)計(jì)精度進(jìn)行進(jìn)一步控制，有效保證飛機(jī)零部件的使用質(zhì)量和效果，防止對(duì)飛機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生安全隱患。

2.2 構(gòu)建基礎(chǔ)模塊

對(duì)于飛機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)成情況展開模塊化分析和研究，可以進(jìn)一步提高飛機(jī)飛行模塊的工作穩(wěn)定性，同時(shí)模塊嵌套層級(jí)不能過大，還要有效保證數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在工作過程中可以發(fā)揮出應(yīng)有的工作和效果。例如，飛機(jī)機(jī)翼的橫梁和飛機(jī)的連接固件部分可以將其劃分成各個(gè)不同環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)工作模塊，也可以在飛機(jī)的同一個(gè)艙門或者是同一套結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元內(nèi)部，將不同環(huán)節(jié)之間進(jìn)行有效銜接形成同一個(gè)完整的工作模塊[2]。

2.3 緊固件可視化

在飛機(jī)零部件的裝配工作當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)涉及大量的加固構(gòu)件，加固構(gòu)件在使用過程中存在的裝配流程問題比較明顯。因此，通過加固件的可視化設(shè)計(jì)可以最大限度地避免此類問題。

3 零部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作策略

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作流程

通過CATIA軟件實(shí)現(xiàn)零部件產(chǎn)品的二次開發(fā)和研究工作，有效建立起標(biāo)準(zhǔn)化的零部件信息控制系統(tǒng)，其中主要包含零部件的幾何構(gòu)成情況以及相關(guān)工作信息情況的實(shí)時(shí)性分析，并且可以充分實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的快速錄入，保證零部件在生產(chǎn)工作中，全生命周期范圍內(nèi)信息的有效傳遞和使用。與此同時(shí)，通過對(duì)CATIA三維結(jié)構(gòu)模型的合理應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高整個(gè)飛機(jī)零部件結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)效果，同時(shí)在數(shù)據(jù)上傳平臺(tái)工作過程中可以自動(dòng)檢測(cè)信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性，并且提請(qǐng)相關(guān)基礎(chǔ)工作人員進(jìn)行進(jìn)一步完善。

3.2 搭建緊固件數(shù)據(jù)庫

在民用飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，通常情況下會(huì)使用到大量的緊固件，如果逐一對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)將會(huì)耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間。通過系統(tǒng)自動(dòng)生成緊固件、三維結(jié)構(gòu)模型同時(shí)將其直接安裝到位，這些方法可以充分保證整個(gè)設(shè)計(jì)工作模型的完整性，更加有利于緊固件信息的自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)，同時(shí)還可以最大限度提高設(shè)計(jì)工作效率。現(xiàn)階段，緊固件數(shù)據(jù)庫已經(jīng)形成相對(duì)獨(dú)立的著作權(quán)軟件，并且正式通過型號(hào)產(chǎn)品的使用和驗(yàn)證工作[3]。

3.3 建立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫

通過對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)外各種不同類型的民用飛機(jī)支架結(jié)構(gòu)構(gòu)成情況展開分析和研究，對(duì)其中的一些細(xì)節(jié)部分，比如角片、卡箍以及各種接頭加固零部件等進(jìn)行進(jìn)一步整理和分析，對(duì)各種零部件的規(guī)格以及使用標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行確定，最大限度上控制零部件在使用過程中存在的誤差問題。在三維模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作基礎(chǔ)之上，可以對(duì)零部件的信息數(shù)據(jù)庫內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)，以最大限度上減少一些復(fù)雜性的操作內(nèi)容。在實(shí)際工作中，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件零件的型號(hào)以及構(gòu)造信息情況，且在同一模擬分析環(huán)境下反復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證，全面提高民用飛機(jī)零部件的集約化和精準(zhǔn)化生產(chǎn)，進(jìn)一步降低廢品概率，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效益。

3.4 確立設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)

需要有效確立民用飛機(jī)零部件的設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)，基于CATIA軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)飛機(jī)機(jī)翼的控制界面展開形狀分析和模擬研究，可以將民用飛機(jī)的機(jī)翼部分設(shè)置出對(duì)應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)模型，并通過更加直觀的研究方法，保證各環(huán)節(jié)的功能可以充分發(fā)揮。設(shè)計(jì)工作需要考慮的因素比較復(fù)雜，工作量相對(duì)較大，同時(shí)機(jī)翼的控制面尺寸檢查工作流程相對(duì)比較復(fù)雜。通過對(duì)CATIA軟件的各項(xiàng)功能進(jìn)行深入研究和使用，可有效研發(fā)出一種操作效率更高、工作流程更簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)化飛機(jī)零部件設(shè)計(jì)工作方法[4]。

4 結(jié)語

綜上，現(xiàn)代民用飛機(jī)的發(fā)展離不開標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系。隨著民用飛機(jī)的集成化程度不斷提升，主制造商、供應(yīng)商協(xié)同發(fā)展模式越來越成熟，對(duì)飛機(jī)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化要求也越來越高。我國(guó)也在不斷加強(qiáng)民用飛機(jī)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，并初步設(shè)立起國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)管理工作體系。