型架與模板:飛機裝配的兩大“功臣”

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型架與模板:飛機裝配的兩大“功臣”

導讀 ID:AerospaceWorld

型架與模板:飛機裝配的兩大“功臣” ——商飛《大飛機》雜誌 2020年第一期 P76

在人們喜迎一架架嶄新的飛機推出廠房之前,最繁忙最緊張的莫過於飛機的總裝。看那一副副碩大的機翼、平翼、垂尾、起落架等大部件有條不紊地與機身對接,宛如拼圖或搭積木一般,絲絲入扣,既精準又快速,令人驚歎!可是,你是否知道這是如何做到的?

型架,大顯身手

在寬敞明亮的總裝廠房內,機身周圍常有一些醒目的黃色或藍色構架。這些構架通常由鋼管、型材焊接而成,其中還有若干形狀各異的定位件及夾緊件,這便是安裝型架。憑藉型架及定位件的精準定位,如同高精密的標尺一樣,工人們可以方便地將各種大構件按圖紙要求精確地安裝到機身上,這是常規產品按畫線測量進行安裝所無法做到的。例如,一側20〜30米長的左右機翼與機身對接安裝前,總可以看到每側沿翼展方向有兩副或更多的型架,它們像托架那樣支撐著機翼,醒目的托架圓弧凹面及其高度、寬窄完全吻合該站位機翼下部的外形,從而確保機翼與機身的正確對接。由於這些型架相對機身中心線一一對稱,使得安裝後的兩對機翼的外形、上反角絲毫不差,還能達到左右機翼與機身相連面上的8〜10個孔基本對中,便於最後採用高強度螺栓連接固定。

與總裝型架相比,一些部件的型架更為複雜。例如,堪稱最複雜的機翼本體的部裝型架,既要確保機翼前樑位置準確,又要確保複雜的後樑位置、形狀也非常精準。此外,機翼上還裝有許多作動器支座,不少支座上的鉸鏈點是運動件的關鍵中心點。為適應作動器驅動舵面同步運動,要求鉸鏈點的位置精度極高,這就不得不在機翼型架上設置若干定位鉸鏈點的圓柱棒,以便事先將支座的鉸鏈孔插入圓棒中再安裝這些支座,免除安裝的後顧之憂。

如同測量標尺一樣,作為確保飛機零部件精準定位的平臺,型架自身的結構與位置精度也十分重要。其構(骨)架需有足夠的剛度,承壓之下不易出現變形,還應有微調能力,以便將溫度及地基的影響降至最低。型架基準面及型架上的定位棒、定位孔的尺寸精度要求更高,通常採用精密的光學測量儀,如激光準直儀來校準。一般情況下,40多米長的型架精度誤差要低於0.2毫米。

模板,屢建奇功

有別於以往用於描繪、複製各式各樣的機翼外形模線的塑料明膠板,這裡所指的是由鋼、鋁等硬質材料製成的模板。模板上,除了標有機體座標系的基準孔外,還有若干大小不同、位置各異的孔。這些孔有助於飛機上相鄰連接件的協調孔定位、製作或零件加工。

像前面所述的機翼與機身的連接,雖然兩側機翼展向有托架式型架定位,但最終還是要由機翼根部多達10個螺栓孔與機身承力框上的對應孔一一精準對中來定。即便由精密的數控機床分別加工出這些零件中的孔,但真正對接時,往往還是有些孔無法對上。因對接孔多,孔徑精度又高,很難用偏差來補償。

對此,常規的辦法是先打初孔,安裝時再一塊兒擴孔、鉸孔,最後用螺栓連接。可是,由於機翼、機身這一關鍵連接部位承力巨大,其厚度、孔徑大,材質堅硬,在施工現場加工特別費時費力,精度還不盡理想。自從採用了一種30毫米厚的鋼模板後,這一難題迎刃而解。在這塊模板上,工人們先打出定位基準孔及所有的協調孔。巧妙的是,在零件加工時,機翼和機身均可分別按這塊模板一次性把所有孔製作成最後尺寸。待機翼、機身總裝時,能確保兩者的連接孔對得絲毫不差,不需要費力地現場操作,省時省力,只需一一插入所有螺拴,擰緊,便大功告成。

模板的作用還體現在驅動前緣縫翼運動的齒輪和齒條的安裝上。現代大型客機的每側機翼前緣有5〜6塊縫翼,每塊縫翼由兩組齒輪和齒條負責驅動。為保障十多塊舵面同步運動,要求每組齒輪和齒條的安裝必須非常精準。哪怕只有一個安裝孔出現稍大一點的偏差,也會導致整個縫翼運動阻滯,甚至卡住不動。

以前,為防止個別裝置安裝誤差偏大,只好在每個齒輪和齒條裝置上採用偏心輪裝置進行調節。可是,這類裝置卻無法應用在現代飛機的超臨界機翼上,因為這種機翼翼肋太薄,特別是翼尖處的內部空間太小,根本容不下偏心輪裝置。通過採用機加模板,每一個肋對應一塊模板。模板上,按機翼座標製作基準孔以及齒輪安裝孔、支撐滑軌的4個滾柱孔等。然後,每塊肋板依據相應的模板一次加工出所有的孔來,在前緣裝配夾具和前緣型架上與蒙皮整合成機翼前緣。這種“模板+型架”的定位方式可以有效地解決齒輪和齒條安裝的難題。

素材來源:2020年第1期(Page76)

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