飞机制造工艺学结课论文

郑州航空工业管理学院

飞机制造工艺学作业

题目波音787飞机机翼制造与装配

姓名付少将学号 160606507 任课教师李启璘成绩

二О一九年六月二十三日

目录

一、波音787飞机及飞机机翼概述 (3)

二、波音787飞机机翼结构分析与分解 (4)

2.1 波音787飞机机翼结构分析 (4)

2.2 飞机分离面 (5)

2.3 根据分离面进行机翼分解 (6)

三、机翼零件常用材料及制造方式 (7)

四、飞机机翼的装配 (8)

4.1以骨架为基准的装配 (9)

4.2以蒙皮为基准的装配 (10)

五、总结 (11)

参考文献 (12)

飞机机翼制造与装配

——以波音787飞机机翼为例

一、波音787飞机及飞机机翼概述

波音787（英语：Boeing 787）是一款航空史上首架超远程中型客机，是美国著名飞机制造商波音公司于2009年12月15日推出的全新型号。

波音787的最大特点是大量采用先进复合材料建造飞机骨架、超低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境。主要竞争对手为空客A350及A330neo。首架波音787于2011年9月26日交付全日空航空公司使用。下图为波音787飞机。

图1 波音787飞机

关于飞机机翼等结构方面。机翼后掠角（25%弦长）30度，计算机根据飞行时所处的高度和速度，以及载荷情况，操纵飞机后缘襟翼来获得最佳翼型。这种自动变弯度翼型可提高飞机气动效率、减小阻力、还可以缓解机翼所承受载荷而减小机翼结构重量，翼尖加装翼梢小翼。升阻比比A300高40%。机身和尾翼采用了大量铝锂合金和复合材料，铝锂合金用于机身结构、桁条等部件。尾翼、各操纵面、整流蒙皮、客舱地

板均由复合材料制造。主起落架为四轮小车式，前起落架为双轮式。动力装置所选用的发动机GENX，采用了先进技术，压缩比更高，加大了进气道和进气量，提高了发动机推力，降低了燃油消耗。全部符合ETOPS180分钟标准。

二、波音787飞机机翼结构分析与分解

2.1 波音787飞机机翼结构分析

图2 波音787飞机机翼

波音787采用了较为先进的气动力设计，注意其机翼的上帆角设计。

优化空气动力性能是降低油耗的一个十分重要的方面，根据波音公司的资料在设计波音787的过程中，其通过大量的风洞试验及计算让该机在空气动力方面拥有最佳的优化，波音787采用了新一代民航机的超临界翼型，超临界翼可以提高飞机在高亚音速度下的空气动力效率，并且减轻结构重量，除了高效率的机翼外，波音787还采用比较独特的翼小上帆角，这种设计可以降低翼尖涡造成的诱导阻力，降低绕流对升力的破坏，提高飞机的升阻比，从而进一步降低飞机的油耗，这方面的贡献几乎与大量使用复合材料机身相同，也可以达到3%左右。

除了向上倾斜的机翼，波音787“梦之翼”从外观上来看与其他飞机并没有太大的不同，但实际上它包含了许多重要的技术创新。采用高科技的复合材料代替铝就是非常重要的一点，该飞机50％的主要结构（机身和机翼）采用了碳纤维合成材料，还有15％的结构由钛材料制成。这种设计使得波音787比同等型号的飞机更轻，更耐腐蚀。

2.2 飞机分离面

飞机机体结构划分成许多装配单元后，两相邻装配单元间的对接结合处就形成了分离面。该分离面一般可分为两类:设计分离面和工艺分离面。

设计分离面是根据构造上和使用上的要求而确定的。如飞机的机翼，为便于运输和更换，需设计成独立的部件；如襟、副翼或舵面，需在机翼或安定面上作相对运动，也应把它们划分为独立的部件；又如歼击机机身后部装有发动机，为便于维修、更换，就把机身分成前、后机身两个部件。设计分离面都采用可卸连接(如螺栓连接、铰链接合等)，而且一般要求它们具有互换性。

工艺分离面是由于生产上的需要，为了合理地满足工艺过程的要求，按部件进行工艺分解而划分出来的分离面。由部件划分成的段件，以及由部件、段件再进一步划分出来的板件和组合件，这些都是工艺分离面。工艺分离面之间一般都采用不可卸连接，如铆接、胶接、焊接等，装配成部件后.这些分离面就消失了。

工艺分离面的划分有着显著的技术经济效果。部件划分为段件后增加了平行装配面，可缩短装配周期，减少了复杂的部件装配型架数量。改善了装配工作的开敞性，提高装配质量部件、段件进一步划分为板件

后，为提高装配工作的机械化和自动化程度创造了条件有利于提高连接质量。

图3 设计飞机分离面

2.3 根据分离面进行机翼分解

图4 段件和板件的划分

图5 段件的划分

三、机翼零件常用材料及制造方式

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、超强度的特点。波音787长达30米的机翼基本属于全复合材料结构，包括三个主结构件，其中最大的是冀盒，从机身中心线延伸到冀展2/3处，承受大部分载荷。787机翼结构充分利用了复合材料的性能优势，例如其剪裁性能使机翼变得更薄，强度更高，气动性能更好。机翼翼盒是由波音、三菱重工及富土重工联合团队设计制造的。机冀上下表面壁板及冀梁也用与机身相同的复合材料制成，只是翼肋用整体铝板切削加工而成。机翼包括复合材料主翼梁、蒙皮以及18根桁条和37根铝肋。机翼在8米*40米的热压罐中进行固化。

机翼蒙皮层合板用超大型的喷水切制机进行净形切割。该切割机的床身为36米*6.5米，由Flow International公司制造。这种磨粒喷水切割机可以快速切割厚的层合板而不致使层合板过热，切割25毫米厚层合板的速度可达0.67米/分，切割6毫米的薄层合板时，速度可增至3米/分，对厚蒙皮的切割速度可达0.39米/分。

在机翼制造中，三菱重工及富士重工安装了从法国Forest-Line公司采购的“大力神”双头自动铺带机。该机的特点是有两个机头进行铺