大飞机机体结构和制造流程解析.docx

《大飞机机体结构和制造流程解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大飞机机体结构和制造流程解析.docx（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1.C919:交付在即，市场广阔C919大型客机是我国首款按照最新国际适航标准自行研制、具有自主知识产权 的干线民用飞机，全称为C0MAC919, 取自中国(China)和中国商飞(COMAC) 的首字母。2009年C919项目发布；2012年通过国家级初步设计评审，转入详细设计 阶段；2015年完成总装下线；2017年成功首飞；2019年，6架试飞飞机全部投入试 飞工作，项目正式进入“6机4地”大强度试飞阶段；2020年，中国民航上海航空器 适航审定中心签发C919项目首个型号检查核准书(TIA)o目前，C919大飞机试飞取 证和交付准备工作正在有序推进。图1 C919研制及取证进程商飞正式

2、发布C919项目1： 1样机首次展出项目通过国家级初步设计评审，转入详细设计阶段复合材料后机身部段强度研究静力疲劳试验项目全部完成2009年1月2010年11月2011年12月2012年12月C919在上海浦东机场圆满首飞C919客机全机静力试监正式启动C919客机首架机正式总装下线首架机头在中航工业成飞民机下线2017年5月项目正式进入“6机4地”大强度试飞阶段2016年4月适航审定中心签发C919项目首个型号检查核准书2015年11月首架交付机(07号飞机)，进行了中、低速滑行测试2013年12月编号为B-001J的C919大飞机首次飞行试验I期满完成2019年12月2020年11月202

3、2年5月8日2022年5月14日资料来源：整理0919性能优异，直接对标波音737、空客A320系列。C919基本型混合级布局 158座、全经济舱布局168座、高密度布局174座，航程4075-5555公里，将与波音 737MAX系列、空客A320ne。系列展开直接竞争。根据中国商飞预研总师杨志刚,C919 的绝大部分性能指标与波音737、空客A320持平，甚至在气动力布局方面还优于后 两者。C919具有后发优势，在整体设计上采用先进的技术更多，自动化程度更高， 同时在未来的市场潜力也更具有优势。竞争优势具体如下：(1)技术领先。采用近年来的新材料、新技术，并全面按照国际民航规章和适 航标准开

4、展设计研制并进行适航审定，从安全性、气动性、风洞试验等角度来说都更 具优势。(2)更具经济性、舒适性、环保性。飞机燃油消耗、座公里直接使用成本比现 有同类飞机低，经济性特点突出；采用加宽客舱和座椅宽度、配备新的机载设备等手 段来改善舒适性；视野设计比同类型的宽，更能保证行驶安全；选用新型发动机满足 噪声和污染物排放的要求，提高环保性。(3)价格更为优惠，性价比高。空客A320和波音737MAX系列飞机的单价都超 过了 1亿美元。而根据东航定增公告显示，C919报价为0.99亿美元(折合人民币为 6.53亿元)。并且，目录单价是制造商对外公开的价格，一般实际的成交价会根据谈 判结果打一定比例的折

5、扣。在公告中就提出，本次拟引进的飞机实际合同价格经订约 各方按公平原则磋商后厘定，低于产品目录所载的价格。真空试验设备、压力试验设备、密封试验设备、电系统试验设备、模拟功能试验设备 等。装配工艺装备：在产品从组件到部件装配以及总装配过程中，用以控制其几 何参数所用的具有定位功能的专用装备。如装配型架、装配夹具、安装夹具、安装量 规、钻模、钻孔样板、补钏夹具、对合夹具、精加工型架、平衡台、水平测量台、检 验夹具等。标准工艺装备：是以1:1的真实尺寸体现产品某些部位几何形状和尺寸的刚性 实体，作为制造、检验和协调生产用工艺装备的模拟量标准，是保证生产用工装之间 和产品部、组件之间尺寸和形状协调与互

6、换的重要依据。如标准样件、标准量规、标 准平板、标准实样、标准尺规等。4. 2.零件制造环节飞机零件制造是实现航空材料向关键子系统和整机制造转变的重要环节，具有产 品门类繁多、工艺路线复杂、产品精密度高等特点。飞机薄壁零件结构刚性差，在预成形后或机械加工后，从夹具上卸下来时会在残 余应力的作用下发生变形，因此需要对毛坯材料进行特殊处理，比如板料一般会进行 预拉伸处理。飞机机体构件选用的材料种类繁多，具有各种镀金零件、骨架零件、整体结构件, 相应的加工工艺也多种多样。如型材零件的压弯、滚弯、拉弯；回转体零件的旋压、 胀形、拉深；框肋类零件的橡皮成形；整体壁板的切削加工、化学铳切和喷丸成形； 骨架

7、零件的数控加工等。而且为适应飞机结构的发展，要求不断采用新技术、新材料 和新工艺。如高能成形、应力松弛成形、高速加工、复合材料等。4. 3.部件装配环节飞机装配是根据飞机尺寸互换协调原则，采用专用的工艺装备、测量设备以及其 他设备将大量的飞机零件、标准件和成品按图样或全三维模型、技术条件，按照一定 的顺序和方法进行机体结构钏接装配、系统安装、调试和试飞的过程。飞机制造过程 中，飞机装配环节花费的工时最长，据统计飞机装配工作量占整个飞机制造总劳动量 的50%左右，装配成本占总全机成本的4 以上，装配工作周期也占全机生产周期的 50-75% o图12机身部件装配工艺流程飞机装配准确度直接影响到飞机

8、的使用性能和生产的互换性，因此保证飞机机体 的装配准确度是飞机装配的主要任务。飞机零件、组合件或部件的制造准确度是指它 们的实际形状和尺寸与图纸所规定的公称尺寸相符合的程度，而协调准确度是指两个 相匹配的零件、组合件或部件之间配合部分的实际形状和尺寸相符合的程度。由于飞机结构尺寸大，形状复杂，为保证零件、组合件或部件之间配合面的形状 和尺寸的协调准确度，如果是以它们本身更高的制造准确度来达到，在经济上既不合 理，技术上又很困难。实际上，在飞机制造中，零件或部件之间配合表面的形状和尺 寸的协调准确度往往比它们本身的制造准确度要求要严格。图13装配准确度要求图14表面平滑度要求为保证零件、组合件或

9、部件之间的协调准确度，通过模线、样板和标准工艺装备 建立起相互关系的制造路线。在零件制造和装配中，零件和装配件最后形状和尺寸的 形成过程从图纸通过模线、样板和标准工艺装备制造出模具、装配夹具，然后制造零 件和进行装配等一系列形状和尺寸传递过程。以机翼装配为例，其装配过程是：前梁由前梁夹具装配成组合件，前梁、前肋及 前段蒙皮由机翼前段型架组装成机翼前段，再将机翼前段、后段以及其他零件和组合 件在机翼总装型架上组装成机翼。图15副翼相对于机翼的位置准确度要求4.4.总装调试环节飞机总装对接是飞机制造中的关键环节，前期的零件制造、部件装配都是为这一 阶段的总装配积累基础，飞机总装对接主要包括机身段对

10、接、翼身对接和尾翼对接。机身段对接：机身是飞机操作飞行和承载目标物的核心载体，机身段的总装对 接是保证飞机成功制造和安装使用的关键环节。按照安装顺序的不同，机身对接可以 分为带翼对接法和成龙对接法，前者是指带中央翼的飞机中段先和外翼进行对接，然 后再与机身前后段进行对接的方法；后者是指先把机身各段实现对接，然后再和机翼 对接的方法。图16波音747-8带翼对接图17空客A320成龙对接翼身对接：翼身对接形成大十字架或小十字架，是构成飞机机体核心结构的主 要环节。翼身对接可以分为全翼对接法和外翼对接法，前者是指左右外翼与中央翼预 先进行横向对接，再参加全机对接的方法；后者是指中央翼先与中机身安装

11、在一体， 左右外翼再分别与中央翼进行对接的方法。图18 A400M全翼对接图19波音737外翼对接尾翼对接：水平尾翼因为分左右翼，所以其对接方式与机翼类似，分全水平尾 翼对接法和左右水平尾翼外挂对接法两种。垂直尾翼是一个单独部件，大部分情况下 参与飞机全机最后对接，如波音737,但也有预先和机身尾段进行连接，与尾段一起 参与飞机全机最后对接，如ARJ21-700。5.先进飞机制造技术现代飞机制造技术正朝着数字化、并行化、智能化、集成化、柔性化等方向发展, 飞机制造中的各个流程也必须符合这种发展趋势，才能满足现代飞机制造的发展要求。5.1. 工装传统工艺装备的制造路线为，模线设计部门根据理论图样

12、，参考结构或系统图样 画出1:1的模线明胶图版或金属模线图版，再以模线明胶图版或金属模线图版为基准 作出各类样板，用样板制出正反标准样件，由正反标准样件脱出各个不同工序的模具、 夹具，协调制造各类装配型架的内外型卡板、基准标高和交点，用模夹具制造零件， 用型架安装部组件以及飞机总装。随着飞机设计向三维化、数字化发展，精确的工程描述可以在工程设计阶段就解 决飞机各个结构件之间的准确协调问题，不必再依靠模线的重复设计工作。结合精确 的三维设计模型，无论是飞机零件制造，还是组部件装配，越来越多的精加工专业设 备和数字化的检测工具开始出现，慢慢取代和省略大量的传统工艺装备。表3传统工艺装备和现代飞机发

13、展技术的比较关系传统工艺装备现代飞机制造技术发展趋势镀金零件制造工艺装备数控下料、可调型面多点模、真空吸盘柔性托架等精密镀金 制造设备，以及全数控镜像铳切蒙皮壁板的设备有大幅度代 替传统模具的趋势机械加工工艺装备多坐标数控设备的功能越来越强大以及机器人的普遍使用， 传统固定式机床夹具的使用会越来越少地面设备和试验设备集电、液、气、磁、微电子为一体使用，运输和工作台架以 及飞机地面测试设备的集成更趋于设备化模线样板类工艺装备数字传递过程中数控机床的普及使用，工艺装备的数字制 造，会逐步使模线样板淘汰出局装配工艺装备现代飞机的装配制造引入了数字景辅助工具，使得飞机结构 的组合对型架的外形定位和其刚

14、性构架依赖性也越来越弱， 同时，自动装配的元素越来越多，传统型架的成分越来越少标准工艺装备数字传递的手段和方法越来越多，传统意义上的标准工艺装 备应用的位置越来越少5. 2.机加现代飞机结构与材料的特点对数控加工技术及装备提出了很高的要求，在基本实 现了机加数控化的同时，飞机制造中广泛地采用了 3c集成系统和DNC技术，同时， 柔性生产单元和柔性生产线的应用也较为普遍，高速切削加工技术应用水平较高，基 本实现了自动化、高效率数控加工，目前数控机床正向高速化、复合化方向发展。压紧器自动避让系统：传统机床夹具上的工件压紧器都是在机床加工过一个程 序后停机，用手工来进行移位调整的，而该系统的压紧器通

15、过信号传感介质（继电器、 光感元件、程序编制等）自动避开铳切主轴的运动轨迹，避免工件重复定位，节约加 工时间。全封闭式钱铳一体化柔性数控系统：该系统功能集成度较高，配合高效能的刀 具库，用于复杂的飞机零件一步加工到位。座椅滑轨类零件专用一体化加工系统：该系统专门用于飞机机舱内座椅滑轨类 零件（包括货舱系栓导轨）的加工，可以一次性完成开槽、制孔、切断、砂光等诸多 工序。5. 3.饭金在飞机制造中，框肋、蒙皮、壁板等典型钺金零件构成飞机机体的框架和气动外 形，镀金制造技术的发展对提高飞机性能、加快飞机产品迭代、降低飞机研制费用具 有重要意义。目前飞机钺金制造技术正向数字化方向发展。在钺金成形方面，

16、数控铳 床板坯下料、蒙皮拉伸成形、壁板喷丸成形/强化、零件高压橡皮囊液压成形等主要 工艺均已实现数控化。同时正在提高成形过程的数字模拟和动态仿真以及实时监控与 变形量控制技术，钺金成形的专用设备正向多功能、柔性化和机械加工化方向发展。精密镀金成形技术：先进飞机钺金壁板的明显特点是蒙皮厚、筋条高、结构网 格化、整体集成度大、难以成形。大型飞机气动外形要求严、寿命要求长，饭金件不 许敲击成形，大都采用精密成形技术。这类技术涉及的工艺准备有数控多点组合成形 模具、数控真空组合吸盘系统、厚壁板数控铳切设备、自动喷丸成形设备等。代替化铳的蒙皮镜面铳切系统：该系统是一种镜像对称、双头随动、连续加工 薄蒙皮

17、和双曲蒙皮的专业蒙皮加工设备，可以取代蒙皮拉形后的手工修整作业和饭金 蒙皮的化学铳切。图20蒙皮镜面铳切系统加工原理 图21蒙皮镜面铳切系统资料来源：蒙皮镜面铳切系统及先进制造工艺的应用，资料来源：蒙皮镜面铳切系统及先进制造工艺的应用,研究所研究所5.4. 复材复合材料零件在飞机结构中应用的比例越来越大，复合材料零件制造类设备和工 艺装备也越来越先进，共固化成形、树脂传递模塑成形、复杂件缠绕成形、丝束铺放、 复合材料辐照固化等复合材料制造新技术和质量保证技术均已得到应用。真空辅助渗透成形技术：该技术利用真空的吸附将低粘度液体树脂渗透到预制 件的各个部分，适用于常温和使用温度不高的大型壁板结构件

18、的生产。纤维缠绕-铺放技术：该技术是在缠绕技术和铺放技术的基础上发展起来的，单 纯的缠绕技术不能实现纵向纤维缠绕及局部增厚增强，而这些可以通过铺放技术来实 现，因此，缠绕-铺放技术一经出现，便在飞机结构中得到广泛应用。电子束固化技术：该技术是一种新出现的复合材料制造技术，将作为一种低成 本和非热压罐固化技术用来制造大型复合材料结构件，其优点是固化时间短、树脂的 稳定性好、可与铺层工艺连续作业及在单一产品中能固化具有不同热固化循环的材料 等，工艺装备也更简单经济，不受昂贵热压罐尺寸的限制。表4国内部分民用飞机复合材料用量机型研制年代复材用量/%应用部位ARJ2120032翼稍小翼本体，内、外襟翼

19、子翼本体等0919201512机身、机头、尾翼、中央翼样段、襟翼、副翼、固定前 后缘、滑轨整流罩等新舟700201612尾翼、襟翼、副翼、小翼、整流罩、固定后前缘、短 仓、中机身等部位CR9292018（立项）50表5国外部分民用飞机复合材料用量机型制造商首飞时间/年复材用量/应用部位B737波音19671B747波音19691DC-10麦道19711L1011洛克希德19741B767波音19814B757波音19824A300空客19855升降舵、方向舵、襟副翼等A310空客198610A320空客198915水平尾翼、垂直尾翼等A340空客199214前缘、口盖、整流罩、扰流板等A330

20、空客199313B777波音199711地板、横梁、垂尾和平尾等A321空客199415A322空客19976A380空客200525中央翼盒、尾翼、部分翼肋、机翼前缘、机身尾 段、后气密球框、上部Glare蒙皮等.B787波音200950中央翼盒、外翼盒、机身蒙皮、壁板、部分框等A350空客201352机身、前翼梁、后翼梁、机翼上下板件、机翼固 定后缘、机翼前缘、中央翼、襟副翼、尾翼等5.5. 部装部件装配是飞机制造过程中由零件制造阶段进展到装配阶段的工作。在部件装配 过程中，零件与零件、零件与部件之间的装配是通过一定的定位介质来定位的，同时, 通过一定的连接工具来实现连接。在部件定位方面，

21、现代装配技术设备有柔性装配定位系统、机械手找正零件定 位装备、激光跟踪仪辅助定位系统、自动外形生成系统、壁板类流水线定位系统等。在部件连接方面，现代装配技术设备有数控钻钏机及干涉钏接、高压水制孔系 统、计算机辅助钻削系统、数字模拟装配和机器人自动化装配等。柔性装配定位系统：一台工艺准备可以定位多种飞机部组件，或一个组部件可 以在多台工艺准备上流转，特别适合构型变化多、类似件可以合并的飞机组部件定位。激光跟踪仪辅助定位系统：以激光跟踪仪为自动定位基准工具，对飞机零件、 组件、部件进行定位。图22机身部件装配柔性工装图23激光测量系统结构图定位夹 紧模块潸量计算软件数据处理模块现场测M系统硬件激光

22、测僦设备激光测盘设符资料来源：大飞机数字化装配技术：机身部件数字化柔性装配技资料来源：大飞机数字化装配技术：机身部件数字化柔性装配技术，研究所术，研究所自动连接技术：据统计，飞机机体疲劳失效事故的70%起因于结构连接部位， 其中80%的疲劳裂纹发生于连接孔处，因此连接质量极大地影响着飞机的寿命。自 动连接技术是现代飞机部装制造中的必需技术，包括自动钻钏系统、自动钻钏机托架 系统、机械手或机器人系统、柔性自动钻钾及装配系统等。电磁钾接技术：电磁钏接可替代大功率压抑设备，进行大直径、高强聊钉的钏 接；进行难成形材料、大直径及厚夹层的钾接；可以在结构上实现均匀的干涉配合连 接。无外形卡板型架装配技术

23、：无外形卡板型架装配系统主要由激光跟踪定位仪和 装配平台等组成。无外形卡板型架装配技术可实现模块化，通用性强，产品装配定位 准确，部件装配开敞，效率高，生产准备周期短。数字化传递技术、精确成形技术、 高精度的数控加工技术以及整体结构件的刚性是无外形卡板型架装配技术的基础。图24柔性轨道制孔设备图25爬行机器人制孔系统5.6.总装飞机总装在制造方面解决的主要问题是飞机连接部件之间相对位置的准确定位和 几何要素符合工程要求的精确连接。目前，比较先进的制造技术和装备有以下几种：局域空间定位系统：该系统主要是在一定范围区域内对参与对接的飞机部件进 行工程要求的位置定位，并将位置数据传输给辅助驱动设备，

24、驱使设备实现工程对接。 该系统关键技术有室内GPS定位系统、激光跟踪仪定位系统、激光雷达定位系统等。图26飞机装配过程中室内GPS的总体布局资料来源：军内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用，研究所自动连接技术：飞机总装对接的目的就是完成连接，自动连接技术是关键所在。 自动连接设备有柔性导轨自动钻孔设备、便携式翼身对接钻孔装置、机器人自动钻钾 设备、激光导引的钻孔设备、电磁钾接装置等。发动机、起落架自动安装系统：在测量系统的辅助下，发动机、起落架自动与 机体上的安装接头进行对接，该系统带有信息接收和反馈装置、自动驱动装置、自动 升级装置、自动姿态保持装置等。移动生产线总装系统：引导飞机在移动过

25、程中进行总装测试的集成运动设备， 包括引导运动结构、机体承载结构、总装工作平台、总装测试集成装置、能源输送装 置、座椅自动输送工作梯等。自动化工作平台：集机、电、液、气、磁、集成电路等技术于一体的先进自动 化工作平台，包括自动提升装置、功能照明系统、液压升降伸缩系统、自动垃圾分拣 处理系统、成品件和标准件自动识别系统、能源保障系统等。6. C919关键制造技术C919飞机立项以来，在国内现有飞机制造技术基础上进行了梳理，针对新材料、 新工艺带来的挑战，先后设立了 24大项关键技术，同时带动国内9家机体供应商开 展了 47项关键技术攻关工作。这些关键技术覆盖了机翼厚壁板复杂结构金属喷丸成 形技术

26、、环保表面处理技术、铝锂合金加工技术、主承力结构件的复合材料制造技术、 复合材料无损检测及修补技术、数字化工艺技术、自动化装配技术等技术领域，从整 体上带动了民机制造产业的技术提升。6.4. 铝锂合金制造技术铝锂合金是0919选材中的显著特色之一，在机身结构中使用铝锂合金在我国飞 机制造中尚属首次。铝锂合金机身结构制造工艺涉及镀金、热处理、机加、连接及表 面防护技术，系统全面地掌握铝锂合金制造工艺，是C919型号研制成功的关键之一。在C919研制过程中，我国建立了新型铝锂合金制造工艺体系，突破了铝锂合金 制造关键技术，解决了新型铝锂合金表面处理、化学铳切与传统铝合金的溶液兼容问表1 C919大

27、飞机与竞争机型比较C919A320B737C系列国家中国欧洲美国加拿大首飞时间（年）2017198819672013典型机型.C919A320-200B737-800CS300客座数（个）156/168150/164/180162/189135/150/160空重（吨）42.641.41最大起飞重量 （吨）72. 5/77. 37879.0165/32满载航距（千米）4075/5555595056655463巡航速度（马赫）.0. 7-0. 80.780.7850.78首架交付机首次试飞圆满完成，C919商业化运营在即。2022年5月8日下午， 首架交付机也就是07号飞机在浦东机场第五跑道进行

28、了中、低速滑行测试。5月10 日,东航发布定增预案，其中包括4架C919大飞机。5月14日，编号为B-001J的 C919大飞机从浦东机场第4跑道起飞，于9时54分安全降落，标志着中国商飞公司 即将交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成，商业化运营在即。图2 C919首架交付机首次飞行试验圆满结束C919订单超800架，商业化潜力巨大。据中困商飞官网统计，C919的国内外客 户达到28家，订单总数达到815架。可以认为，C919已逐步开始对波音、空客单通 道飞机的替代过程。预计随着首批C919顺利交付，国航和南航等国内航空公司也将 陆续引进C919o根据航空工业发展中心发布的民用

29、飞机中国市场预测年报（2021- 2040），中国市场来看，预计2021-2040年间将需要补充7646架客机，其中窄体客题，实现了新型铝锂合金机身蒙皮结构件的高效、精准成形，完成了此类零件的工艺 经验积累和技术数据采集，形成了铝锂合金钺金成形、表面处理、化学铳切等系列工 艺规范。(1)铝锂合金精密热处理技术铝锂合金的主要优点是密度低、比模量高，这些性能的实现不仅取决于原材料冶 金成分和轧制工艺，后期预拉伸和人工时效工艺也至关重要。以铝锂合金结构件承力 状态为依据，开展了铝锂合金基于强度的时效工艺和基于损伤容限的时效工艺的工艺 验证，掌握新型铝锂合金热处理过程中元素扩散规律，有效控制沉淀强化相

30、的析出， 获得满足强度和损伤要求的工艺。(2)数控蒙皮铁切技术根据设计要求，C919机身蒙皮结构加工过程中需要采用机械铳切技术，用机械 铳切代替传统化铳工艺是C919工艺上的显著特色之一。此前我国第三代铝锂合金切 削加工工艺尚未有经验可循，且蒙皮多为薄壁结构，刚性较差，加工容易出现缺陷问 题，C919项目对此开展技术攻关，解决了铝锂合金机械加工工艺，确定了满足切削 加工要求的工艺参数。(3)环保型表面防护技术传统的表面处理工艺高污染、高能耗，在表面处理实施过程中会产生大量污染环 境的废物。在大型客机绿色环保的需求下，结合新型结构材料开展了新型铝锂合金新 型阳极化工艺的研究，实现了铝锂合金与常规

31、铝合金虽不同时下槽，但可同槽处理的 新工艺方法。这一工艺的获得不仅解决了铝锂合金表面防护问题，更避免了为铝锂合 金生产而重建生产线难题，简化了生产工艺。图27 C919机身壁板试验件资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究所6.5. 复合材料制造技术C919在平尾、垂尾、后机身、后压力球面框等结构上使用了复合材料。此前， 复合材料制造技术在国内虽已有一定的应用基础，但尚未在民用飞机的主承力构建中 使用，未形成稳定的、满足适航验证要求的制造工艺。C919项目针对这一短板，通 过复材构件制造、检测、装配这一主线过程，梳理制造关键技术，分别攻关，形成了 民用飞机复合材料承力构件研制能力。(

32、1)大尺寸变厚度加筋壁板制造技术C919复合材料用量占机体总重量的15%,其中大部分为加筋壁板结构。民用飞 机壁板部件尺寸大，厚度变化大，需要与细长长桁共胶接，制造过程中会产生比较严 重的变形问题及孔隙率问题；平尾、垂尾、后机身均为加筋壁板共固化结构，国内之 前还没有进行过如此大尺寸的共固化加筋壁板结构制造，制造过程中有可能产生共固 化定位不准、脱模困难等问题；后压力球皮结构的无皱褶铺贴也为新工艺，可能产生 较大的表面褶皱，筋条在球皮上的定位也有较大难度。通过C919客机复合材料结构件制造技术研究，针对复合材料固化变形基础技术, 开展了复合材料固化变形及残余应力控制技术，对整体化成型工艺过程的

33、数值模拟可 预测整个工艺过程的温度场及固化度场的分布情况，成功预测构件的固化变形情况； 针对自动铺带工艺，开展自动铺带的工艺窗口技术研究，突破了复杂曲面铺贴工艺参 数，及其对产品性能影响的控制技术，为自动铺带技术在民用飞机大尺寸结构件的应 用奠定了基础。图28 C919大尺寸变厚加筋壁板研制图29自动铺带技术资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究所所(2)复合材料整体共固化制造技术大型整体结构件可以利用复合材料制造的特点，采用共固化技术，减少紧固件数 量甚至是不使用紧固件，是民用飞机复合材料构件制造的发展趋势，在C919平尾壁 板制

34、造中，解决了子母真空袋封装技术，以及模具设计制造技术，实现了平尾复合材 料整体壁板的共固化成型技术的应用。(3)复合材料孔隙率检测与评估技术孔隙率的出现在复合材料中不可避免，飞机不同部位对孔隙率的要求不同，主承 力结构件对孔隙率的控制非常严格，一般不能高于1.0%1.5%；次承力结构件一 般要求孔隙率低于1.5%2.0%。普通分层、夹杂、气孔等缺陷的检测与评估相对 来说较为成熟，但是孔隙率这类微观缺陷的检测与评估技术至今仍是复合材料无损检 测公认的技术难题。通过对比试块法，针对C919所使用碳纤维复合材料，制造出了 一系列不同厚度、不同孔隙率阶梯的标准试块，再通过采集超声底波衰减信号，建立 评

35、估曲线，从而实现了对孔隙率的评估。图30 C919复合材料平尾研制资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究所6 . 3.自动化装配工艺技术飞机装配技术是飞机生产的龙头，C919飞机装配技术着眼于未来批生产的模式, 以实现飞机自动化装配生产线为目标，先后开展了数字化工艺设计与仿真技术、自动 化装配技术以及自动化定位技术等攻关工作，解决了 C919生产中所涉及的装配质量 稳定、装配效率提升等问题。(1)数字量装配工艺设计与仿真技术C919项目建立了符合我国大型客机研制的数字化工艺设计方法，实现了基于单 一产品数据源的在线数字化工艺设计平台，开发了基于数字化工艺设计与仿真软件的 工艺编辑器

36、以及装配偏差仿真分析与容差分配设计工具，引入了生产线设计评估分析 系统，建立了装配仿真、生产线仿真评估体系，构建了面向三维数字化工艺设计和应 用的一体化集成研制环境。(2)自动化装配技术机体结构系统日益复杂，结构寿命要求不断提高，部件或机身连接的精密装配要 求尤为凸显。C919项目针对自动化生产和高精度装配质量的要求，开展了自动化装 配技术研究，全面采用柔性化、自动化精密钻钾装配技术，验证了铝锂合金自动钻钏 工艺、复合材料装配工艺、干涉钏接工艺等技术，扩大了连接工艺规范的技术范围， 提升了长寿命制造的工艺能力。图31 MTAC自动钻钾机资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究所(3)

37、大部件自动定位对接技术飞机大部件对接数字化装配技术将传统的依靠手工或专用型架夹具的装配方式转 变为数字化的自动对接装配方式，将传统装配模式下的模拟量传递模式转变为数字量 传递模式，提升了装配精度和效率。C919全机对接生产线设计采用自动定位对接系 统，突破了自动对接工艺流程规划、柔性定位机构设计与控制与大空间多运动目标智 能测量技术等关键技术。图32自主研发的自动化定位系统应用一图33自主研发的自动化定位系统应用二资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究 所资料来源：C919制造技术热点及最新研制进展，研究 所(4)数字化装配生产线技术根据C919批生产的需求，联合国外生产线供应商，

38、建设了中机身、中央翼、平 尾、全机对接以及系统总装移动生产线等五条生产线。生产线以实现C919部装自动 化、数字化、柔性化为任务，充分考虑柔性、兼容性及可扩展性，可适应C919不同 机型的装配、对接需求。引入了机身壁板自动钻钏设备、虚拟五轴自动制孔设备、壁 板类自动装配设备、机身/翼身自动对接设备等，实现了部件装配/对接自动化测量、 定位及数字化制造协调和检测等综合技术的应用集成。资料来源:图34自动化装配生产线C919制造技术热点及最新研制进展，研究所7 .投资建议C919大飞机的生产交付将推动我国航空制造业上下游快速发展、全面升级，飞 机机体结构及材料供应商有望直接充分受益：1、中航西飞：

39、公司具有C919机体中机身（含中央翼）、外翼翼盒（含固定前、 后缘）、副翼、后缘襟翼、前缘缝翼和扰流板等6个工作包的供应商资格，是民机生 产主力军。2、光威复材：碳纤维龙头企业之一，参与C919复合材料国产化替代验证。3、宝钛股份：钛材行业龙头，大飞机钛合金板材主要供应商。4、西部超导：国内高端钛合金棒丝材、锻坯主要生产基地之一，已通过商飞 Ti6AI4V铁合金材料资质认证。5、爱乐达：目前承接了 C919机头和机身部位相关机加零部件。受益标的还包括北摩高科、全信股份、中航机电、中航电子等公司。8 .风险提示C919适航取证速度、交付进度不及预期的风险；受新冠疫情影响，民航市场需 求不及预期的

40、风险；产能建设不及预期的风险。机需求量达5276架，而窄体客机中，以波音737、空客A320和C919为代表的150座 级窄体客机需求量预计4031架，占飞机总需求量的52.7% ；全球市场来看，预计未 来20年全球需要窄体干线客机近2. 95万架，其中150座级的需求量达22300架。假 设C919未来20年在国内窄体客机市场中市占率达三分之一，则仅中国市场的年需求 将达近90架，再考虑到海外市场，则C919的年均销量有望达到100架。表2 C919意向订单统计客户（标红为国外客户）订单数量客户（标红为国外客户）订单数量中国国航20架建信租赁50架东方航空20架河北航空20架南方航空20架幸

41、福航空20架海南航空15架兴业金融租赁20架国银租赁15架招银金融租赁30架美国GECAS公司20架华夏金融租赁20架工银租赁100架平安金融租赁50架四川航空20架德国普仁航空7架交银租赁30架泰国都市航空7架中国飞机租赁20架浦银租赁20架中银航空租赁20架中信金融租赁36架农银租赁75架光大金融租赁30架中核建租赁40架华宝租赁30架航空工业租赁30架华融金融租赁30架C919研制成功意味着我国民机技术实现集群式突破，整个民机产业链将显著受 益。大飞机是现代高新科技的高度集成，涉及新材料、现代制造、先进动力、电子 信息、自动控制、计算机等众多领域。飞机制造是战略地位突出、发展机遇巨大、带

42、 动效应极强的高端装备行业，一直被誉为“现代制造业的明珠”。根据美国兰德智库 研究，大飞机研制及其核心技术衍射到相关产业，可以达到1 : 15的带动效应。C919 的出现意味着我国具备了研制一款现代干线飞机的核心能力。我国由此实现了民机技 术集群式突破，形成了大型客机发展核心能力。C919商业化将推动我国民用航空制 造业技术进步与产业结构的升级换代。图3大飞机产业链研发设计材料产业机体30%-35%机身机翼起落架总装发动机20%-25%尾;内饰机载设备25%-30%主体部件机电系统 航电系统石油化工钢铁冶金机场建设地面设备空管系统机械制造卜电子信息适 航 由 京其他10%-15%标准件等依赖进

43、口 技术合作 可以自给地勤服务运营使用航空运输旅游产业物流产业对外贸易阳货适航 服务中介 咨询航空培训分销代理航空燃料航材供应交易保险瑞2.飞机结构及其特点2.1. 飞机结构介绍飞机主要由机身、机翼、尾翼、起落架、动力装置、机载设备、控制系统等部分 组成，其中机身、机翼及尾翼等部件构成飞机的主体结构。2.1.1. 机身机身结构包括前机身、中机身、中后机身、后机身、短舱、尾撑等筒形结构，主 要用于装载人员、货物、燃料、武器、各种仪器设备和其他物资等，同时将机翼、尾 翼、发动机和起落架等部件连接在一起。机身是整架飞机的受力基础，其承受的载荷主要有装载力、其他部件的力、增压 载荷和气动载荷。普通框承

44、受蒙皮传入机身周边的空气动力以及因机身弯曲变形引起 的分布压力；加强框将装载的质量力和其他部件上的载荷经接头传到机身结构上的集 中力加以扩散并传给蒙皮；长桁和桁梁承受机身弯曲时产生的轴力；蒙皮构成机身的 气动外形，并保持表面光滑，承受局部空气动力。图4机身各段划分微板件和组合件示意图1一侧板件；2 中段大梁；3一隔框；4一机身后段卜板件；5 - 机身中段下板件。2.1.2. 机翼机翼一般由机翼主盒、襟翼、副翼、前缘缝翼、扰流片、发动机吊挂等部分组成。机翼是飞机升力的主要来源，同时具有布置弹舱和油箱、收容起落架的功能。另 夕卜，在机翼后端上还安装有用于改善起降性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，

45、在 机翼前缘安装有用于增加升力的前缘缝翼。飞机通过控制前缘缝翼和后缘襟翼往下展 开到不同的卡位，来改变机翼弯度和面积，以增加或减少飞机起降时的升力及阻力， 从而避免过长的滑跑距离。图5机翼段件板件划分示意图1）翼肋，2）前缘翼肋，3）机翼前缘，4）机翼前梁，5）机翼中段上下壁板，6）机翼 后梁，7）机翼中段，8）机翼后部，9）翼尖，10）机翼后部上下壁板，11）机翼后部 纵墙，12）副翼，13）副翼调节片，14）襟翼，15）翼肋后段，16）翼肋中段2.1.3. 尾翼尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，主要用于保持飞机在飞行中的稳定性，控制飞机 的俯仰、偏航等飞行姿态C尾翼的内部结构与机翼十分相似，通常

46、都是由骨架和蒙皮构成，但它表面尺寸一 般较小，厚度较薄，在构造形式上有一些特点。一般来说，水平尾翼由固定的水平安 定面和可偏转的升降舵组成，垂直尾翼由固定的垂直安定面和可偏转的方向舵组成。为了改善跨声速和超声速飞行器在高速飞行中的纵向操纵性，许多超音速飞机都将水 平安定面与升降舵合二为一，设计成整体可偏转的全动平尾。图6尾翼结构示意图2.1.4. 起落架起落架主要由机轮、承力支柱、减震器、收放机构、转弯操纵机构等组成，是飞 机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必需的支持系统，尤其是在降落阶段，它能 够承受、消耗和吸收巨大的瞬间撞击能量。起落架对于材料强度、韧性等方面的要求 较高，其性能的优劣直接关系到飞机的使用安全。图7起落架结构示意图2. 2.飞机装配单元为了解决飞机大型复杂部件难以直接整体制造的问题，同时满足良好的开敞性和 可维护性，