DOI:1671-833x.2011.z2.010
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波音787飞机总装配线及其特点
Boeing 787 Final Assembly Line and Its Characteristics
北京航空航天大学 范玉青
波音737机型的总装配线是连续移动式装配线,在
飞机装配中可以算作是最高水平了。而波音787是脉动
式总装配线,看起来后退了,其实不然,它是模块式的总
装配。
为了顺利地运送波音787飞机
的大部件,以保证总装配工作的顺利
进行。波音对多种波音787部件运
输方案进行了研究,包括使用世界上
最大的飞机An-225来运输的方案,
但此飞机内舱的高度不够。最后不
得不对波音747-400进行改装,以
满足波音787部件的运输要求。改
装后的波音747-400为波音747-
400LCF(Large Cargo Freighter)大型
货机,通常被称为波音747LCF,波音
公司正式命名它为波音747梦幻运
输机(Boeing 747 Dreamlifter)。它是
利用波音747-400客机进行改装的,
在外形上类似空客A300-600ST(大
白鲸),机身有很大的隆起部分,加高
了波音747-400的机舱高度,使货舱
空间大幅度增大,以此适合运载波音
787的大部件。747-400LCF大型货
机改装项目,共改装3架。这3架波
音747LCF是由4架原波音747-400
型客机改装而来,这4架新股什么时候发行的改装素
材是波音公司分别从中华航空2架、
中国国际航空1架及马来西亚航空
1架接收而来的旧机身。改装后的
波音747-400LCF梦幻运输机也称
作超大型运输机LCL(Large Cargo
Load),当用LCL把部件运送到美国
范玉青
教授、博导、享受国家特殊津贴。
1963年毕业于北京航空航天大学飞机
制造专业,毕业后留校任教。1981年11
月~1984年2月作为访问学者在英国学
习。长期从事飞机制造和数字化技术应
用的教学和研究工作,培养了百余名硕
士、博士和博士后,其中10名是外国留
学生。出版了《现代飞机制造技术》、《大
型飞机数字化制造工程》等书籍。
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航空制造技术·2011 年第 2324 期
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的查尔斯顿时,还要对刚运来的部件
进行升温才能进入总装配。这是因
为波音787部件从空中运来时,部件
仅有4.5℃。
波音787生产集成中心PIC
(Production Integration Center)始终
监控着LCL在空中运输的大部件的
状况。此中心还监控着来自全世界
的各种各样的零部件的交付状态。
它一天24h密切关注着与LCL飞行
有关的天气、地震,以及少数几个新
闻频道,以确保波音787的零部件能
顺利地运到总装配目的地。同时监
控着各供应商的进度、制造工艺和质
量。生产集成中心PIC在总装车间
图1 碳纤维并排成碳纤维布状
的4楼,PIC可以俯瞰整个总装线,
核心材料。在美国华盛顿州的东丽如图3所示。
可以说它是一个实际运作中心。
(Toray)复材工厂,首先把碳纤维束三菱重工(MHI:Mitsubishi
复合材料的魅力及特殊性
做成平布状的材料,即把数百根碳纤Heavy |大冷股份 Industries)负责制造机翼。机
如图1所示。翼装配首先是把前后梁定位在机翼
众所周知,波音787机体有50%
维并排成碳纤维布状,
数百根碳纤维并排成碳纤维布的型架中,再把前后缘分别装配到前
是复合材料制造,其中45%是碳纤
在它的两面各铺一层浸渍了环后梁,接着把机翼的内部结构或翼肋
维上市公司规范运作 复合材料,5%是玻璃纤维复合材
状后,
然后加温加压,使树脂安装连接到前后缘上,然后把上蒙皮
料。它具有20%的省油能力,其中
氧树脂的纸,
成为碳纤维预浸复材壁板安装到翼肋上,最后装配下
3%是应用复材的贡献,8%是新发
渗透到碳纤维布中,
动机的贡献,其他是气动设计,系统
料。再把这平面碳纤维预浸料切割蒙皮复材壁板。
并立一般金属机身段需要1500块铝
整体设计,以及各分系统的优化设计
成符合用户使用规范的条状料,
使混合的环合金板料,4万~5万个连接件。波
的贡献。由复材组成的结构,如长
即把它以0℃冷冻起来,
否则会很快音787机身是一件复材筒体结构,其
桁、加强肋和框等比用铝合金结构轻
氧树脂的化学反应停止,
20%~30%,约4500kg,它们比金属结
硬化。
构耐腐蚀和耐疲劳。
复合材料典型的组成是高强度
的碳纤维埋设在环氧树脂基体中。
因为机身机翼全由复合材512什么意思料覆盖,这
样引起制造技术的重大改变。为此,
波音的工程师和供应商管理人员组
成的团队,共花了两年时间在全球范
围内寻找和考核能承担波音787复
材部件的一级供应商。这有两方面
的原因:一是全新的技术,需要大量
的复材技术人员;二是需要特种工
艺设备,如自动复材铺带机以及洁净
的环境,这些投资巨大。
波音787 飞机的基本原材料是
中间状态的碳纤维,它是用来制造
机身机翼,具有重量轻、超强度的
部件制造与装配
波音747飞机在机身装配时共
钻了100万个孔,而波音787客机仅
需钻不到1万个孔。
为了安装系统,钻孔切边机在复
材机身段的一侧进行钻孔,如图2所
示,并且切割出机身段的门、窗的开
口,以及对机身段的端边进行切削加
工。
长桁埋设在复材机身段的蒙皮
中,在固化炉中与蒙皮一起加温固
化。成型后的机身段放置在一个专
用的工装上,工作人员可以转动它并
进行检验工作。这一专用工装共用
了80个夹紧件,相当于长桁的数量,
图2 在机身段一侧进行钻孔
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都是固定式结构,它们都有很笨重的
水泥基座,各种装备用螺栓连接。取
消后,工作流畅,提高了工作效率。
取而代之的是轻便的工装,考虑到人
机工程,把装配件移动到工作所在
地。新的总装配生产线分成5个工
作|第一财经刘晔区:零号工作区、一号工作区、二
号工作区、三号工作区和四号工作
区。在图5中,一个机位就是一个工
作区。
安装到机翼上,使机翼成为一个完
整的部件进入下一阶段装配。并且
对机翼的运动部件做一些测试工作。
尾椎与水平尾翼也预装配在一起,如
图6所示。其他部件也是类似情况。
主要部件都停放在零号工作区,
部件上已安装好各类系统,如隔热
毯、金属管路、电缆和各种电器设备
等。中机身共长25m,是波音787最
大部件,由日本和意大利分别制造部
图3 疫苗刺激美股大涨 专用工装
连接件数量减少了80%。
意大利的阿里尼亚公司和美国
的Spirit公司利用脉动式超声仪检
测复材裂纹,机身筒体可在夹具上旋
转360°,如图4所示,这样方便检测
蒙皮和长桁的内部裂纹。
波音787总装配线
由于波音787客机机体大都是
复材结构,波音发明了新的工艺装
备、系统,并构建了新的总装配生产
线,如图5所示。由于波音787客机
的机体都是复材构件,所以完全改变
了飞机的装配方法。传统的工装基
本上都不用了。这些传统工装一般
图5 波音787总装配生产线
1 零号工作区
为了方便波音787大部件的运
输,厂房的大门高18m、宽24m。装
配生产线一开始是预装配区,称作零
号工作区,在这里把翼梢小翼(翼尖)
安装到机翼上。所有机翼的运动部
件,如襟、副翼和移动式前缘等也都
图4 旋转夹具
段,在美国南加州的查尔斯顿进行对
接装配。
2 一号工作区
波音787装配线是基于“最大
限度地并行工作”概念设计的,即所
有装配工作尽可能地同时展开。
波音787的六大部件包括:前机
身,中机身,后机身,左、右机翼和尾
段。在这里对接总装配,如图7所示。
先定位中机身,然后前机身、后机身和
左、右机翼可同时向中机身进行安装。
垂尾和水平安定面也在这里安装,不
需要大而笨的传统工装和脚手架。
由于电缆、空气管路和液压管道
都在各大部件上安装好了,这样就消
除了为安装这些系统所需的大量工
装。但是仅有一件大工装是用来安
装垂尾和水平尾翼的。
在一号工作区,巨大的机身筒体
被对接装配在一起,在高处架子上
的数字化程序设备发出激000726鲁泰光束来帮
助机身段的彼此对准。图8中圈内
为两位技术人员在计算机前操作激
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