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导读 ID：AerospaceWorld
型架与模板：飞机装配的两大“功臣” ——商飞《大飞机》杂志 2020年第一期 P76
在人们喜迎一架架崭新的飞机推出厂房之前，最繁忙最紧张的莫过于飞机的总装。看那一副副硕大的机翼、平翼、垂尾、起落架等大部件有条不紊地与机身对接，宛如拼图或搭积木一般，丝丝入扣，既精准又快速，令人惊叹！可是，你是否知道这是如何做到的？
型架，大显身手
在宽敞明亮的总装厂房内，机身周围常有一些醒目的黄色或蓝色构架。这些构架通常由钢管、型材焊接而成，其中还有若干形状各异的定位件及夹紧件，这便是安裝型架。凭借型架及定位件的精准定位，如同高精密的标尺一样，工人们可以方便地将各种大构件按图纸要求精确地安装到机身上，这是常规产品按画线测量进行安装所无法做到的。例如，一侧20〜30米长的左右机翼与机身对接安装前，总可以看到每侧沿翼展方向有两副或更多的型架，它们像托架那样支撑着机翼，醒目的托架圆弧凹面及其高度、宽窄完全吻合该站位机翼下部的外形，从而确保机翼与机身的正确对接。由于这些型架相对机身中心线一一对称，使得安装后的两对机翼的外形、上反角丝毫不差，还能达到左右机翼与机身相连面上的8〜10个孔基本对中，便于最后采用高强度螺栓连接固定。
与总装型架相比，一些部件的型架更为复杂。例如，堪称最复杂的机翼本体的部装型架，既要确保机翼前樑位置准确，又要确保复杂的后樑位置、形状也非常精准。此外，机翼上还装有许多作动器支座，不少支座上的铰链点是运动件的关键中心点。为适应作动器驱动舵面同步运动，要求铰链点的位置精度极高，这就不得不在机翼型架上设置若干定位铰链点的圆柱棒，以便事先将支座的铰链孔插入圆棒中再安装这些支座，免除安装的后顾之忧。
如同测量标尺一样，作为确保飞机零部件精准定位的平台，型架自身的结构与位置精度也十分重要。其构（骨）架需有足够的刚度，承压之下不易出现变形，还应有微调能力，以便将温度及地基的影响降至最低。型架基准面及型架上的定位棒、定位孔的尺寸精度要求更高，通常采用精密的光学测量仪，如激光准直仪来校准。一般情况下，40多米长的型架精度误差要低于0.2毫米。
模板，屡建奇功
有别于以往用于描绘、复制各式各样的机翼外形模线的塑料明胶板，这里所指的是由钢、铝等硬质材料制成的模板。模板上，除了标有机体坐标系的基准孔外，还有若干大小不同、位置各异的孔。这些孔有助于飞机上相邻连接件的协调孔定位、制作或零件加工。
像前面所述的机翼与机身的连接，虽然两侧机翼展向有托架式型架定位，但最终还是要由机翼根部多达10个螺栓孔与机身承力框上的对应孔一一精准对中来定。即便由精密的数控机床分别加工出这些零件中的孔，但真正对接时，往往还是有些孔无法对上。因对接孔多，孔径精度又高，很难用偏差来补偿。
对此，常规的办法是先打初孔，安装时再一块儿扩孔、铰孔，最后用螺栓连接。可是，由于机翼、机身这一关键连接部位承力巨大，其厚度、孔径大，材质坚硬，在施工现场加工特别费时费力，精度还不尽理想。自从采用了一种30毫米厚的钢模板后，这一难题迎刃而解。在这块模板上，工人们先打出定位基准孔及所有的协调孔。巧妙的是，在零件加工时，机翼和机身均可分别按这块模板一次性把所有孔制作成最后尺寸。待机翼、机身总装时，能确保两者的连接孔对得丝毫不差，不需要费力地现场操作，省时省力，只需一一插入所有螺拴，拧紧，便大功告成。
模板的作用还体现在驱动前缘缝翼运动的齿轮和齿条的安装上。现代大型客机的每侧机翼前缘有5〜6块缝翼，每块缝翼由两组齿轮和齿条负责驱动。为保障十多块舵面同步运动，要求每组齿轮和齿条的安装必须非常精准。哪怕只有一个安装孔出现稍大一点的偏差，也会导致整个缝翼运动阻滞，甚至卡住不动。
以前，为防止个别装置安装误差偏大，只好在每个齿轮和齿条装置上采用偏心轮装置进行调节。可是，这类装置却无法应用在现代飞机的超临界机翼上，因为这种机翼翼肋太薄，特别是翼尖处的内部空间太小，根本容不下偏心轮装置。通过采用机加模板，每一个肋对应一块模板。模板上，按机翼坐标制作基准孔以及齿轮安装孔、支撑滑轨的4个滚柱孔等。然后，每块肋板依据相应的模板一次加工出所有的孔来，在前缘装配夹具和前缘型架上与蒙皮整合成机翼前缘。这种“模板+型架”的定位方式可以有效地解决齿轮和齿条安装的难题。
素材来源：2020年第1期（Page76）
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