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時代發展呼喚航空製造新變革

來源:中國航空新聞網 時間:2015-01-29 00:00:00

2014年國內外行航空界發生了一係列重大事件,對於航空製造技術的影響或許正一步步顯現,時代發展呼喚航空製造新變革。從馬航MH370到亞航QZ8501的空難,一次次呼喚業界對航空安全的重視;先進功能材料的不斷湧現,讓不少人回想起上世紀二三十年代金屬代替木材給航空製造帶來的巨變;信息技術的高速發展,以信息物理融合係統為主的工業4.0革命在各工業強國漸成共識,作為具有代表性的高科技產業航空業也麵臨著信息技術帶來的組織形態變革。

飛行安全呼喚理念創新2014年的世界航空界始終被空難的危機所籠罩,馬航兩次空難和亞航空難事故原因雖然還沒有最終查明,但我們不得不再次將目光聚焦在飛行安全上。尋找俗稱黑匣子的飛行參數記錄儀是破解空難事故原因的關鍵。幾次空難讓業內外對這個過去不起眼的航空電子設備產生了極大興趣。國內不少專家學者開始思考如何改進和提高飛參的設計,讓它變得更可靠和容易尋找,設計可拋放式飛行參數記錄儀就成為一種創新性思考。把飛參裝置在飛機的表麵蒙皮之下,加一個簡單的口蓋,在危險來臨之際,采用彈射技術,像戰鬥機的彈射救生係統一樣,把飛參等一些記錄重要信息的機載設備拋撒出去。然後利用射頻信號發射和接收係統快速實現定位和搜尋。這種創新性的設計在國外已經經過了一定的實驗。用可拋放設備記錄災難最後一刻前的所有數據,用固定設備記錄災難發生時和之後的數據。增加的這套可拋放係統將為盡快找到事故原因起到重要作用。馬航MH17飛機墜落烏克蘭東部,讓我們再一次看到了戰爭和國際緊張局勢對航空安全的威脅。值得一提的是,在世界航空界並沒有完整係統性的來自於權威組織的關於安全飛行區域的警告。算上馬航MH17航班,在航空史上攻擊武器造成的傷害遠遠大於鳥撞的威脅。我們可以通過實驗室模擬將鳥撞的危險降到最低,但是我們沒有辦法模擬導彈襲擊。因而在2014年不少人又開始提及那個老話題——民航客機是否需要增加應對外部威脅的幹擾性設計。目前民航客機的防撞係統主要是針對來自另外一架飛機的危險。

2014年中國有3.9億人次乘坐飛機出行,預計2015年這個數字將達到4.3億。盡管全球每天有約10萬架次的飛機安全起降,每225萬個航班中才會有一個失事損毀,但再小的概率事件也是有可能發生的,而發生了就是不折不扣的災難。不管是增加可拋放設備還是應急電子幹擾設備,這些來自2014年航空業界的聲音,讓我們再一次意識到,航空安全形勢的變化對航空設計製造技術提出了新要求。我們或許需要改變過去的觀念,是時候跳出傳統的思維定式來思考問題和解決問題了。2014年倒數第二天國產ARJ21飛機完成適航取證,讓我們對中國航空製造的安全性有了充足的信心。但擁有這種信心的目前還隻是少數人,要讓全社會對我們有信心還需要一定的時間。這也需要我們用一種創新的理念來幫助大家改變這種觀念。新型材料助力產品創新複合材料真的會取代金屬在航空製造上的地位嗎?這個話題從複合材料誕生那天開始,人們就討論不斷。2014年發生的一係列事件雖然沒有給出明確的答案,但卻在提醒我們這種取代從未停步,並且速度還在不斷加快。其實,複合材料隻是不斷發展的各類新型材料中的一個係列,目前我們關注的也隻是它在飛機機體大部件製造上的一些使用。可以預見未來將會出現越來越多的功能新材料,它們的應用範圍將會越來越廣泛。目前在一些小型飛機上出現的一係列新材料驗證技術,有可能在未來逐漸成熟後向更大的機型上轉移。2014年世界航空界這方麵的事件顯得尤為突出,就連國內的新型動力飛機也要開始適航取證了。未來這些新材料不光用於飛機機體的製造,還將用於製造飛機零部件、機載設備、發動機等部分的製造,有些將從根本上改變航空製造的方向和內容。我們已經無法回想和評估當年金屬代替木材對航空製造的影響,但是我們可以盡可能地放飛思想,思考新材料代替現有材料將給航空製造帶來什麽樣的革命性變化。

複合材料鋪織技術研究代替了傳統的金屬成分和構型力學性能研究,粉末新材料3D打印將改變金屬切削加工製造主體的地位,大功率快速充放電材料將顛覆航空發動機的重要性。這些在2014年或許還都處於試驗驗證階段,但毫無疑問將會帶來航空產品革命性的創新。信息技術改變組織形態。

2014年,“工業4.0”這個詞在整個中國都很流行,李克強總理在多次訪問歐洲時都提到了中歐要在這一領域加強合作。航空工業作為國內兩化融合程度較高的行業,又是中歐合作的高科技重點領域,在航空工業推進中國版“工業4.0”責無旁貸。

按照蘇聯模式傳承下來的中國航空工業,過去工廠和設計所的界限很明確,然而現在這中間的圍擋正在一點點被信息技術手段所拆除。

盡管很早就有並行工程的概念,但是真正做到設計與製造並行和不斷迭代還是有不少困難。如今信息技術在改變飛機設計手段的同時也在改變著飛機的製造手段。基於製造可行性完成的產品設計從一開始就消化了工廠的工藝技術部門。大量先進數字加工設備的引入可以直接保證設計到製造的完成,間接的在瓦解傳統意義上的製造分廠,未來他們將變成一個個在信息化部門管理下的信息化製造單元而已。更為關鍵的是大型數字化裝配係統的引入將引起工廠最核心的總裝部門發生革命性變化。數字化模擬裝配將提前驗證裝配技術的可行性,總裝部門將不再需要更多的人手,也將變成信息化部門管理下的一個裝配單元。信息技術不光改變著航空製造的生產組織形態,同時也在改變著航空製造的技術創新方向。2014年,美國無人作戰艦載機實現航空起降,歐洲、日本、以色列等國家和地區都在不斷發展無人機技術。在國內,除傳統意義上的航空工業外,航天、兵器、電子等多個有大概念飛行器設計經驗或信息技術優勢的機構都在大力發展無人機係統。複雜無人機係統已經被公認為成為未來航空製造的新高地。大量的信息化設計和控製模塊開發,配合少量機體製造,或許就是未來航空製造的主體。

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