商用飞机制造技术与装备现状分析-国内视角

在全球商用飞机产业需求预测方面，据2013年报预测，未来20年全球50座级以上新客机将交付约33107架，价值约4.2万亿美元。其中，涡扇支线客机的交付量约为4346架，价值超过1800亿美元；单通道喷气客机交付量将超过21200架，价值达1.9万亿美元；双通道喷气客机交付量将达7500架，总价值约2.1万亿美元。在我国民用航空市场预测方面，波音公司在2015年预测未来20年我国将需要6330架新飞机，总价值约为9500亿美元。与此同时，我国民航机队规模在未来20年将扩大到现在的三倍，从2014年的2570架增至2034年的7210架。

在我国开展自主研发大飞机前，我国航空企业以供应商身份参与波音空客商用飞机制造。 目前国内已有35家航空企业直接或间接参与为波音飞机生产零部件合作，合作方式并不局限于转包生产，早已扩展到了运营、服务、培训、新技术等更广阔的领域。以波音787为例，中航成飞民用飞机有限责任公司是波音787方向舵唯一供应商（747-8副翼和扰流板唯一供应商），中航沈飞民用飞机有限责任公司是波音787项目垂直尾翼前缘的唯一供应商，中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司是波音787翼身整流罩面板全球唯一供应商。波音公司计划将首个大型海外生产基地落户我国，负责737客机最后的组装制造。空客则在设计和制造，从原材料供应、零部件转包生产、大部件制造一直到飞机设计、飞机总装和交付等领域与我国航空业有着广泛的合作，位于天津的空客A320系列飞机总装线堪称中欧合作的一个典范。

早在30多年前，我国自主研制的大飞机——运十就已首飞上天，使我国成为继美、苏、英、法之后，第5个研制出100 t级大型客机的国家。但由于各种原因，该飞机制造出两架之后停产。尽管后来我国大飞机项目一度被搁置达数年之久，但是随着我国科研水平的进步，从技术角度来讲，已经完全具备制造大飞机的能力。后来参照运七仿制出新舟60涡桨支线飞机并已经批量出口到国外。

20世纪初期，ARJ21先进涡扇支线客机，成为新中国航空工业历史上第一款自主设计、自主研发、拥有完全知识产权的70～120座级中短途涡扇民用飞机，再一次填补了我国航空工业的空白，并为我国民用飞机产业的发展奠定了基础。2015年11月29日，首架ARJ支线客机飞抵成都，交付成都航空有限公司，正式进入市场运营。2007年国家立项要制造我国自己的大飞机，大型客机C919单通道130～200座，是我国首架拥有自主知识产权的中短程商用大型客机，标志着现阶段我国已经具备一定的大飞机研制能力。C919飞机在2015年已经完成总装下线，2017年实现了首飞（图2-31）。 2017年5月，中俄国际商用飞机有限责任公司成立，中俄两国将共同研制宽体客机C929，210～350座，可与波音777、波音787以及空客A330和A350等客机相匹敌。该飞机研制成功后将使中俄有机会在此前由欧洲空客和美国波音垄断的宽体飞机市场展开竞争。

图2-31　大型客机C919(www.xing528.com)

经过几十年的培育发展，我国航空制造业产业已经初具规模，聚群化分布、区域分工日趋显现，基本形成以长三角及中部的陕西为核心，以珠三角、东北地区为两翼，以北京、天津、四川等研发、制造为支撑的航空产业格局。其中，既有在国家三线建设、中航工业布局下发展起来的传统航空强市，如哈尔滨、西安、景德镇、南昌等，也有近年来抓住通用航空发展机遇快速兴起的新兴航空城市，如天津、珠海等。全国航空产业呈现出百花齐放、新城辈出的发展态势。长三角地区以上海为龙头，江苏、浙江两翼协同发展，初步形成了包括研发、设计、制造在内较完整的装备制造产业链。2016年波音737完工和交付中心落户舟山。上海作为我国重要的工业基地与智力、资本汇集地，以我国商用飞机为核心，发挥新支线客机和大型客机C919主制造商的主导作用，集中了中国航发商用航空发动机有限责任公司、航空电子有限责任公司等一批关键配套企业，初步形成了民用飞机研发设计、航空电子、总装制造、试验测试、营销服务较完整的产业链条。

商用飞机的主要结构包括机翼、机身、尾翼、起落装置/动力装置。机翼包括中央翼和外翼，外翼由外翼翼盒、前缘缝翼、后缘襟翼、副翼、扰流板及翼梢小翼组成。机身是由蒙皮、长桁、框、地板组成的典型半硬壳式结构，包括机头雷达罩、机头，前机身、中机身、中后机身及后机身。机身布置登机门、应急门、前/后货舱门、散装货舱门、前服务舱门、APU舱门、驾驶舱应急门及起落架舱门等开口。尾翼包括水平安定面、垂直安定面、方向舵及升降舵。动力装置包含吊挂/短舱，主要由进气道、风扇罩、反推力结构组成。起落架采用前三点式布局，前起落架为双轮支柱式形式，向前收起；主起落架位于机翼根部后梁后面的三角区内，双轮支柱式形式，向内收起。

目前国内民机制造从国外引入了大量的自动化装备。虚拟5轴钻铆系统，实现平尾前缘组件及前缘舱预装后的自动制孔、左后平尾对接的自动制孔、升降舵上下壁板自动制孔及上翼面的自动铆接。

自动钻铆系统为全自动的11轴数控钻铆机，主要由：数控定位器（内外部系统）、钻铆机（上铆头与下铆头）、自动紧固件进给系统、机器控制系统、传感器设备、除屑系统等组成。系统能够实现压紧、制孔及锪窝、密封、插钉并完成铆接的功能，具备螺栓的插入功能。

大部件自动定位系统实现机身部段或外翼部段空间六自由度调姿，各轴可提供位移测量反馈，分辨率高于0.05 mm，各载荷测量单元的工作载荷应不低于其最大量程的30%，传感器自身测量精度优于其最大受力的0.5%。

参与民机制造还包含国内设备供应商，其中上海某公司具有自主知识产权的数控技术、精密传动技术和先进的工艺技术为核心竞争力；以高端数控机床及广泛应用于航天航空领域的重大制造装备为产品，逐步形成国内高端数控装备的知名创新型企业。