數(shù)字化測(cè)量技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)與飛機(jī)數(shù)字化制造業(yè)的飛速發(fā)展，與其相適應(yīng)的飛機(jī)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，以其高精度、高效率、高自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)在飛機(jī)制造領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣。一些光學(xué)三維大尺寸形貌檢測(cè)技術(shù)日益成熟，其相關(guān)的儀器設(shè)備，如激光跟蹤儀、機(jī)器視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)、iGPS、激光雷達(dá)掃描測(cè)量系統(tǒng)等已應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外飛機(jī)制造工業(yè)的許多領(lǐng)域。

對(duì)于一些尺寸大、精度要求高的飛機(jī)或特殊機(jī)型飛行器，我國(guó)傳統(tǒng)的測(cè)量手段已無(wú)法滿足其要求，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)是首選。尤其是采用多數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)組合的方式，不僅可以克服測(cè)量范圍大與測(cè)量精度低的矛盾，還可獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，而且能夠滿足多功能的要求，成為飛機(jī)數(shù)字化制造中的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一，大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性及應(yīng)用范圍，在提高飛機(jī)制造、裝配質(zhì)量和效率方面發(fā)揮了重要作用。

最近幾年，國(guó)外基于模型定義技術(shù)在波音787機(jī)型上的成功應(yīng)用使得設(shè)計(jì)制造一體化技術(shù)得到大的發(fā)展。波音、空客及福特等公司已經(jīng)普遍采用基于數(shù)字化測(cè)量設(shè)備的產(chǎn)品進(jìn)行三維測(cè)量與質(zhì)量控制，建立了較完整的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)體系，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助三維檢測(cè)規(guī)劃與測(cè)量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，制定了相應(yīng)的三維檢測(cè)技術(shù)規(guī)范，顯著提高了檢測(cè)效率與質(zhì)量。

現(xiàn)代先進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)完全不同于傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配技術(shù)，即不再使用傳統(tǒng)的復(fù)雜型架來(lái)定位和夾緊零部件進(jìn)行裝配工作。而是充分吸收和利用了現(xiàn)代高新科技，如計(jì)算機(jī)、軟件、激光跟蹤定位、自動(dòng)化控制等技術(shù)，發(fā)展成飛機(jī)無(wú)型架定位數(shù)字化裝配技術(shù)，它們?cè)陲w機(jī)裝配線中主要用來(lái)測(cè)量和定位各種工藝裝備，或直接用來(lái)定位飛機(jī)的被裝配構(gòu)件，是飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)的重要組成部分。

飛機(jī)制造業(yè)不僅關(guān)系到國(guó)防航空航天事業(yè)的發(fā)展，也是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，由于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在飛機(jī)制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，已使其成為一個(gè)國(guó)家科技與工業(yè)發(fā)展水平高低的重要標(biāo)志。因此，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)已是推動(dòng)飛機(jī)制造業(yè)向前發(fā)展的必要趨勢(shì)。

數(shù)字化裝配

將各零部件或組件按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行組合、連接，形成高一級(jí)的裝配件直至整機(jī)的過(guò)程，是整個(gè)飛機(jī)制造過(guò)程中最為關(guān)鍵的一環(huán)。飛機(jī)裝配技術(shù)經(jīng)歷了從人工裝配、半機(jī)械／半自動(dòng)化裝配到機(jī)械／自動(dòng)化裝配的發(fā)展歷程，而目前得到各經(jīng)濟(jì)、軍事發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視的數(shù)字化裝配技術(shù)，正成為現(xiàn)代飛機(jī)制造的科技制高點(diǎn)。

飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)體系涉及了裝配工藝規(guī)劃、數(shù)字化柔性定位、裝配制孔連接、自動(dòng)控制、先進(jìn)測(cè)量與檢測(cè)以及系統(tǒng)集成控制等眾多先進(jìn)技術(shù)和裝備，是機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的高新技術(shù)集成。

隨著計(jì)算機(jī)信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，以美國(guó)波音、洛克希德·馬丁公司和歐洲空客公司為代表的大型飛機(jī)公司均開(kāi)始并采用飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)。波音777、A380、JSF等新型軍、民機(jī)的生產(chǎn)研制過(guò)程，充分體現(xiàn)了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家飛機(jī)制造過(guò)程中數(shù)字化裝配技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

國(guó)內(nèi)的飛機(jī)裝配，雖然在局部上也采用了較為先進(jìn)的技術(shù)，如采用CAD技術(shù)進(jìn)行了包括建立型架標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和優(yōu)化型架及參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)工裝、工具和產(chǎn)品的裝配過(guò)程進(jìn)行了三維仿真等，開(kāi)始采用激光測(cè)量＋數(shù)控驅(qū)動(dòng)的定位方式，部分機(jī)型還采用了自動(dòng)鉆鉚技術(shù)等，但總體上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距。

數(shù)字化裝配技術(shù)代表了當(dāng)今飛機(jī)制造的發(fā)展方向，涉及多學(xué)科如新材料、通信、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、控制、電子等領(lǐng)域的綜合研究與應(yīng)用，其研究必須與工藝技術(shù)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)代管理等技術(shù)的研究相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模式和方法的轉(zhuǎn)變。

冷噴涂技術(shù)

熱噴涂是國(guó)內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司使用最廣泛的一種涂層制備技術(shù)，主要被用于耐磨、抗氧化、抗腐蝕、可磨耗封嚴(yán)、熱障、防粘接、抗微振磨損、阻燃以及零件尺寸修復(fù)涂層的生產(chǎn)。物理氣相沉積技術(shù)則用于發(fā)動(dòng)機(jī)熱端渦輪工作葉片和導(dǎo)向葉片部件的優(yōu)質(zhì)高溫防護(hù)涂層制備。在國(guó)內(nèi)，空心陰極電弧離子鍍技術(shù)被用于MCrAlY和AlSiY抗氧化涂層的制造，電子束物理氣相沉積技術(shù)用于熱障涂層的生產(chǎn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)需搭建校企合作和聚智平臺(tái)，結(jié)合涂層生產(chǎn)和外場(chǎng)問(wèn)題，加強(qiáng)與科研院所溝通，以發(fā)揮其在涂層應(yīng)力研究方面的優(yōu)勢(shì)，盡快開(kāi)展X光衍射、逐層剝離、鉆孔和曲率法等涂層殘余應(yīng)力測(cè)試技術(shù)工程應(yīng)用研究，制定涂層殘余應(yīng)力測(cè)試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更好地保證我國(guó)在產(chǎn)和新型發(fā)動(dòng)機(jī)涂層科研生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

在制備涂層的材料熔融、沉積過(guò)程中，由于粉末顆粒本身的淬火應(yīng)力、其對(duì)已沉積涂層的沖擊應(yīng)力以及涂層與基體材料在熱－機(jī)械性能方面差異造成的失配應(yīng)變和熱梯度效應(yīng)，某些情況下還有后續(xù)加工和服役環(huán)境的作用，都會(huì)使涂層內(nèi)不可避免地出現(xiàn)或大或小的殘余應(yīng)力。

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)并日趨成熟的冷噴涂（ColdSpraying）技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低溫狀態(tài)下的涂層沉積，與熱噴涂技術(shù)相比，冷噴涂過(guò)程對(duì)粉末粒子的結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)熱影響，金屬材料沉積過(guò)程中的氧化可以忽略。冷噴涂是一種金屬噴涂工藝，但是它不同于傳統(tǒng)熱噴涂（超速火焰噴涂，等離子噴涂，爆炸噴涂等傳統(tǒng)熱噴涂），它不需要將噴涂的金屬粒子融化，所以噴涂基體表面產(chǎn)生的溫度不會(huì)超過(guò)150攝氏度。