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专业志 >> 上海航空工业志 >> 第二章运10飞机 >>


第五节 制造

       

根据有关文件规定,运10飞机的研制生产纲要是:研制批制造3架飞机,逐步形成年产10架、修理2~3架的能力;集中与分散相结合,总装集中,部件定点,零件分散,工序协作;利用原有基础,适当扩建、改造,厂房、设备要考虑生产、维修150吨级飞机的要求。

10飞机的机体制造和总装经历3个阶段。1971~1973年为总体规划阶段,主要是参加总体设计方案论证,确定厂房布局、生产线改造和扩初设计,制订研制工艺总方案。1973~1975年为生产准备阶段,主要进行工艺审查,开展新工艺、新标准、新技术的试验研究,编制各种工艺、管理文件共38931份,绘制模线,制造样板,工装设计、制造,以及发动机短舱和发动机吊挂的试生产等。1975~1979年为制造、装配阶段,全面投入飞机的制造、装配、对接和总装调试。

10飞机尺寸大、结构复杂,新技术、新材料、新标准多,对工艺提出一系列新的要求,有较大难度。在制造过程中,得到有关单位的大力支持。先后由三机部有关厂、所和上海工业系统支援一批技术骨干,充实上飞厂技术队伍。上飞厂运用统筹方法制定了基建、生产准备、生产等进度规划。在多方协作、共同努力下,于1976年7月完成第一架用于静力试验飞机的制造,1979年12月完成第二架用于飞行试验飞机的制造。同时完成第三架用于疲劳试验飞机总制造量的三分之二。

一、生产准备

1974年初,上飞厂完成研制工艺总方案。根据运10飞机的结构特点和研制生产纲要,全机划分成25个部件/部段,共350多个组件。大的部件/部段有机身02~06段,中央翼、中外翼、外翼、垂尾、平尾、方向舵、升降舵、盒段等。

1973年开始模线绘制,相继开始样板制造和工装设计。1974~1975年进行标准工装、模具、夹具、型架制造。全机协调采用模线样板—局部样件工作法,建立全机外形的数学模型。共绘制模线2544平方米,制造样板20258块,编制协调图表69份,设计、制造标准工装109副、型架230副。机身外形用内型板定位,机翼外形用外形卡板定位,机身各段对接用结合板协调,机身机翼对接协调采用轻巧的动力头铰孔,省去了庞大的精加工台。标工和型架的安装,采用光学仪器建立光学视线坐标系和工具坞的综合工艺方法。共采用模具12178套(其中非金属模具5998套)、刀具615种、量具117种和其他工具424种。

二、主要工艺

飞机的零件制造从1973年开始,大量零件则在1974~1976年制造。铆装工作始于1973年下半年的发房和发动机吊挂的试铆件,第一、第二架飞机的部、组件交叉铆装。1976年6月上旬第一架飞机进入对接,7月20日完成铆装。1979年5月完成第二架飞机铆装,12月完成总装。

10飞机整体结构多,大锻件、机加大蒙皮和大型材多,最大锻件的投影面积有0.96平方米,最大机加蒙皮长10米、宽1.7米。零件形状复杂、要求高,给加工、成形带来较大困难。同时,还要解决采用苏联材料体系(材料标准、设计要求)与美国工艺标准的矛盾,以及飞行器的安全要求(可靠性、寿命)与新工艺的匹配问题。对此,工厂组织了技术攻关,在制造中先后采用31项新工艺。

1.LC4大锻件加工工艺

飞机研制中采用的LC4大自由锻件,由于其材料缺口敏感性强,在加工、校形中容易断裂,是一项关键工艺。经过第一架飞机的加工实践,由淬火状态加工改为固溶处理状态加工,严格控制对称加工和小切削量。为保证三向性能,参考美国规范,延长淬火时间。淬火后的校形,严禁横纤维方向校正和打磨。这样变两次淬火、校形为一次淬火、校形,效果较好。

2.变截面机加蒙皮加工及其成形

全机共有机加蒙皮32项/53块,其中双曲度的有9项/17块。为减少内应力和机加变形,采用预拉伸中厚板机械加工成形。中外翼蒙皮是双曲度变厚度(最厚处20毫米,最薄处4毫米)蒙皮,属关键项目。上飞厂当时尚无数控机床,经研究设计制造了正弦平台壁板靠模铣,运用数学模型计算蒙皮展开尺寸,设计、制造机加靠模板,铣切加工后用喷丸、辊压等方法成形。加工、成形的蒙皮,经表面样件检查和铆装,符合技术要求。

3.镁合金壁板铸造工艺

前缘襟翼壁板是ZM5镁合金铸件,尺寸1400×400×40毫米,为双层封闭式结构,铸造难度较大。经多次试验,于1976年4月完成第一架飞机使用的10块铸件,但X线检查未达要求,显微疏松超过三级检查标准。后上飞厂、708设计院派人赴沈阳飞机研究所、飞机制造厂、发动机制造厂及哈尔滨飞机制造厂学习,并请航空材料研究所(以下简称航空材料所)参加方案论证,协同攻关。最后采取镁合金溶液浇注前通氩除气的方法,攻克了这一关键。又因双层封闭式铸件的总厚度超过30毫米,当时国内尚无此X线判断标准,经参考有关飞机实物,通过实践建立专用标准才得到解决。

4.重要承力大螺栓制造工艺

重要承力大螺栓,采用30CrMnSiNi2A高强度无发纹钢(电渣重熔)。为提高疲劳寿命,采用热镦热处理强化后,再滚压螺纹,是一项关键工艺项目。由于该高强度无发纹钢与美国常用材料差异很大,因而审慎地探索加工工艺参数。接着进行整体螺栓的拉—拉疲劳试验,根据NAS1069疲劳试验资料,反复摸索,积累数据,掌握试验方法,完成了疲劳试验。大螺栓要求作全尺寸剪力试验,由于螺栓强度高,对剪切夹具的结构和材料要求极严,经过反复实践,选定Cr12MoVA钢,完成了剪切试验。

5.机身客舱和机翼整体油箱密封工艺

10飞机机身客舱和机翼整体油箱的气密、液密要求,是通过干涉铆接和使用密封材料来达到的。干涉铆接要求钉孔与钉杆间产生0.05~0.20毫米的干涉量,以达到密封和提高疲劳强度的目的。针对钉孔的高精度、高垂直度和低粗糙度的要求,采用铰孔工艺、特种锪钻、凹槽顶铁以保证干涉量,然后用限位锪锪平铆钉的铆成头。在实践中掌握XM-28密封胶工艺,并严格工艺纪律。在气密、液密试验件铆装合格后,再铆装机身和机翼整体油箱。经机身气密试验、淋雨试验,机翼气密、液密试验和振动试验,表明密封工艺质量良好。

6.无氟低氢脆镀镉钛工艺

10飞机研制时,超高强度钢低氢脆防护工艺,国内外尚无较好方法。美国有关工艺标准采用氰化低氢脆镀镉钛工艺,毒性极大且工艺复杂。如采用磷化、喷漆工艺,质量又达不到要求。上飞厂技术员陈松祺大胆试验无氰低氢脆镀镉钛合金工艺,在北京航空学院等单位协助下,进行近百次试验,克服种种困难,终于获得工艺简单、性能稳定的科研成果。同时研制成功国内第一台“测氢仪”,控制电镀过程中的渗氢层。还参考国外有关资料,用随槽缺口试验件评定氢脆是否合格。上述工艺1975年起用于运10飞机发动机吊挂超高强度钢制的重要结构件上,后又在波音707和米格-15飞机起落架修复时使用,并在兵器工业部推广。该成果获1988年航空部科技进步二等奖。

7.无扩口导管接头制造工艺

上飞厂和708设计院于1973年开始研制的无扩口导管接头,是一种新的导管连接方法,具有重量轻、密封牢靠、抗振性能好、使用寿命长和维护方便等优点。研制中通过大量试验,选择几何尺寸要素,解决了碳钢接头的碳氮共渗和不锈钢管套的软氮化工艺等问题。对7000余件各种规格的无扩口导管接头作了收口、爆破、脉冲、应力腐蚀、高低温、重复装配、金相分析等试验,均满足试验大纲要求。除在运10飞机上使用外,还在航空部系统推广使用。

8.环槽铆钉制造工艺

环槽铆钉是运10飞机设计中大量采用的一种新型紧固件,共66种规格,单机用量近20万件。它具有重量轻、强度高、工艺性好、夹紧力大而稳定等优点,疲劳寿命比用普通螺栓高5~8倍。1972年底,参考美国有关标准开始研制,通过大量试验研制成功,对运10飞机的铆接质量起了重要作用,并减少结构重量近400公斤。1980年获三机部科技成果三等奖。

9.大直径不锈钢超薄壁导管制造工艺

10飞机空调系统导管,直径64~152毫米,壁厚0.5毫米,中心线弯曲半径为直径的2倍。这种大直径超薄壁不锈钢弯管,工艺难度大,当时国内尚无加工经验。上飞厂通过试验,设计了专用自动氩弧焊机,将极件卷焊成直管,使用设计研制的液控芯棒;在自制的液压弯管机上弯制成形,质量符合要求。

10.“土、丰”形型材加工工艺

“土、丰”形型材零件,用于机身、机翼结合面处,由LC4挤压型材加工。零件截面高0.28米,长5.2米,精度要求高,协调关系复杂,在拉弯时腹板极易失稳。经研究在机械加工后采用研制的“蛇形块”(各块间互相转动),在300吨型材拉弯机上预拉,经热处理,在新淬火状态下最终拉弯成形。

三、标准件

10飞机采用新标准件136项,约64.1万件,占全机标准件项数的36.8%。新标准件按其性能要求高低、研制难易程度、可能事故严重性等因素,划分为Ⅰ类最重要、Ⅱ类较重要、Ⅲ类一般等三类。新标准件的研制从1973年开始,至1979年基本结束。新标准件的研制成功,填补了国内部分航空部标准的空白。在研制中建立和掌握的一套试验技术,对航空部标准、国家军用标准的研制和确定有一定借鉴作用。其中无扩口导管接头、环槽铆钉、导线压接端子、导管识别标志、密封游动托板自锁螺母等5项新标准分别经过鉴定,并提升为航空部标准、国家军用标准。前3项新标准还分别获得航空部科技成果三等奖。

四、起落架

1970年12月,市工交组向航空电器厂正式下达运10飞机起落架的研制任务,确定工厂年产起落架15套(其中备件5套)。

1973~1974年,通过工艺技术试验,掌握了起落架深孔加工、焊接、电镀和热处理等关键工艺。起落架筒类零件的深孔加工,工厂没有专用设备,将1台C630车床改装成深孔钻镗床,保证了零件深孔加工的精度,并提高工效10倍;在西安飞机制造厂工人的指导下,突破了焊接难关,经X线透视和磁力探伤,证明零件质量全部符合技术标准;大件加工后一次镀铬成功,尺寸、质量完全符合要求。1975~1976年,制成1套起落架试验件,供静力试验和落震试验用。经试验,前起落架和主起落架强度分别达到载荷的150%和106%,质量完全合格,为进一步研制装机试飞起落架打下良好基础。1977年~1979年10月,研制成功2套起落架。1套用于模拟试验,通过落震、静力、摆振等11项试验,表明符合设计要求;1套装机试飞,未发现任何问题。

五、总装调试

1979年5月,运10第二架飞机开始总装,由汪万年负责总装现场指挥。年底先后完成系统安装调试、功能试验和测试等项目。全机共安装15个系统,包括435项成品、2204根导管、333束电缆、296根钢索、5万多个零件。系统设计未经实样安装协调,为保证系统、成品、零件、管、线之间的安装协调,机载成品分别采用外壳样件、样板或钻孔导板等工装;对安装精度高、走向转折大的115项系统件,均用型架定位件在铆装时安装;由于木样机不能解决系统安装协调问题,利用第一架飞机进行系统布局和导管、电缆取样。对重要对接区,采取预留工艺补偿量消除积累误差。上述措施保证了第二架飞机系统布局协调和成品安装符合技术要求。

10飞机选用新成品305项。为解决成品之间及其与各系统间的性能匹配问题,共组织进行35个分系统联试。全机系统功能试验,分别在发动机地面开车前和开车的过程中完成。根据试验测试,表明运10飞机系统布局的安排、成品与系统的匹配、系统各参数等方面均满足设计要求。

全机总装完成后,在规定载荷下,进行全机水平测量、空机及满油秤重、全机重心位置测量等,结果均达到设计指标。



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