今天c919要试飞了,转帖《上海工业志》里运10的研制情况2

第三节 设计

运10飞机的设计主要分3个阶段进行。1971年4月~1972年底为总体方案设计,主要是制订飞机设计方案和技术、经济指标,确定飞机的气动布局和各系统的原理方案,提出全机成品目录,制定强度计算原则,进行首轮强度外载荷计算,提出材料标准选用目录,并提出飞机总体设计方案报告等。1973年初至第三季度为草图设计,主要是开展结构打样,进行必要的设计试验,完善系统原理设计,进行结构、系统的大量技术协调,估算飞机重量、重心等工作。1973年6月~1974年底为工作图设计,全机结构图纸于1974年底完成,各系统图纸于1975年完成。

在设计过程中,工程技术人员克服技术上、工作上、生活上的各种困难,夜以继日地努力工作,共编发图纸14.3万标准图幅、技术条件211份,提供各种计算、论证报告789份,开展各种研究课题318项,编制较大的电子计算机程序138项,编写各种技术手册约200万字。

一、总体方案

开始,航空工业领导小组和三机部均设想在轰6飞机的基础上设计一架旅客机。1970年7月29日,在三机部召开的研制大型运输机预备会议上,归纳了8条设计原则:载客100人左右;在轰6飞机基础上改,是小改、局部改,不是重新设计;安装3台或4台发动机;航程5000公里;高度1万米;速度每小时1000公里;全天候;外表美观。7月31日,三机部召开方案讨论会,对提出的3个方案讨论后,初步确定采用轰6飞机机翼,机身参考三叉戟,3台发动机尾吊的方案。会后向航空工业领导小组汇报,原则上同意这一方案,并指出飞机要达到迅速、安全、美观大方,将来要作总理出国专机;选型要选好,一定要比伊尔18、图104、三叉戟好。9月12日和14日,旅客机方案组分别向上海市革委会领导和市革委会碰头会议作了汇报,均原则同意。会后,设计组用40天时间赶制了高速和低速吹风模型,去北京进行选型吹风试验;设计和制造了1:1的木质协调样机等。1971年初,设计工作面临巨大困难。上面有人提出要在当年国庆节前出飞机,实际是连图纸都出不了;工作中受的牵制太多,成品不落实,材料、新工艺定不下来,试验无安排,特别是空军有关部门又对大客机设计提出8条更高的要求,原来以轰6为基础的方案大都难以满足,面临着必须更改方案的局面,使设计工作难以继续进行。为此,设计组负责人熊焰、马凤山、汪克庆专程赴京,于1971年3月5日、10日分别向空军、三机部领导作了汇报,但未能取得一致意见。

4月21日,空军副司令员曹里怀来沪听取设计方案汇报,同时确定新的设计技术要求:实用航程不能少于7000公里,巡航速度要在每小时900公里以上,飞机升限要达到1.2万米以上,起飞滑跑距离不得大于1300米。会后,设计组经过讨论,初步确定翼吊4台涡扇8发动机的方案,并绘制了三面图和机身内部平面布置图。5月11日,由熊焰带队,马凤山、王金大参加,赴京向空军党委汇报。5月14日,空军领导听取设计组的汇报,通过了上述设计方案。5月20日,又征得民航总局同意。此后,设计组重新按新方案开展设计工作。

1972年1月12日,设计组在北京向国家计委汇报设计方案。l月15日,中央军委副主席叶剑英主持召开中央军委办公会议,听取设计方案汇报。会议原则同意汇报的方案,并决定组织专家进行技术会审。

根据航空工业领导小组等领导部门的历次指示,设计组于1972年6月11日向上级告,确定如下主要设计原则:运10飞机是一架自行设计、自行制造的飞机,采用机翼下吊装4台国产涡扇8发动机的布局。飞机技术性能指标是:实用航程不小于7000公里,巡航速度850~900公里/小时,起飞滑跑距离不大于1300米,飞行升限1.2万米,载人100~120名,飞机最大起飞重量为110吨,最大商载为17吨,远航程商载为5吨;开始研制时,按国际航线班机的要求进行设计,待飞机研制出来后,再根据上级要求,改为首长专机或其他型别飞机。

1972年8月5~22日,三机部和上海市联合在上海召开大型客机总体设计方案会审会议(代号728会议),全国航空专家及有关领导共228人与会。到会代表对总体设计方案和总体、气动、强度、结构、特设、系统6个部分,进行了专题审查。代表们认为飞机设计的指导思想基本正确,总体设计方案基本可行,结构布置、系统设计和设备的采用基本合理,性能接近世界同类飞机水平,具有一定先进性,经过努力是可以实现的。但在设计方案中,还存在一些问题,需要作进一步计算、分析和试验校准,加以改进,使设计方案逐步达到完善。会后,设计组根据会审会议的意见,于年内完善了设计方案。

二、主要设计技术

1.设计规范

解放后,国内设计飞机一直采用苏联设计规范。运10飞机设计开始也采用苏联1953年规范,计算结果结构超重。1972年7月改按英国民航适航性要求,算出第二轮载荷,基本满足重量要求。“728会议”后,设计组决定以美国运输类飞机适航性标准FAR-25部为设计依据,同时也参考相应的英国、苏联民航规范。这是国内飞机设计首次采用美、英规范。运10飞机通过试验、试飞,证明采用美、英民航规范不仅使飞机能够达到规定的重量指标,保证飞行安全,具有一定的先进性,而且为后来研究和制订中国民用飞机适航性标准打下了基础。

2.机翼翼型

1971年5月,设计组根据运10飞机应有良好的速度特性和远航程的要求,在机翼选型时提出4种翼型,配置36副机翼模型进行风洞对比试验。最后,选定性能较波音707机翼翼型为优的尖峰翼型。大量风洞试验和飞行试验表明,在国内首次采用尖峰式高亚音速机翼翼型是成功的。

3.结构疲劳

1972年6月,设计组提出运10飞机结构按“破损安全”概念进行设计。1973年8月,在三机部、航空研究院和上海市召开的708工程飞机结构疲劳设计专题讨论会上,同意上述意见,并提出需要协作的10项研究课题和16项试验项目。在三机部的领导下,组织各厂、所、院校协同攻关,为国内全面开展疲劳、断裂研究打下重要基础。同时,设计组按10年使用3万小时寿命的要求,贯彻抗疲劳设计细则,广泛采用多路传力,控制应力水平;敏感部位设置止裂带,避免元件的刚度突变;采用抗疲劳紧固件以及喷丸、冷作孔等措施,还针对关键部位进行大量疲劳试验和寿命计算,在国内尚属首次。

4.全翼展整体油箱

由于运10飞机航程要求达到7000公里,必须装载大量燃油。为此,设计组采用全翼展整体大油箱,其密封采用干涉配合的油密铆钉、以缝外密封为主的表面密封以及隔离密封等先进技术,于1974年完成整体油箱的设计。运10飞机翼展42.24米,从翼根到翼尖分置6个整体油箱,装油量达27.8吨,为国内最大的全翼展整体油箱。1983年12月,运10大型运输机整体油箱设计获航空部科技成果三等奖。

5.大型气密客舱

运10飞机需在高空飞行,高空空气稀薄、气压较低,机舱内需要进行压力、温度和空气调节,客舱必须密封。运10飞机机身1~74框是一个大气密舱,长33.55米,总容积为320立方米。由于是国内首次采用密封胶密封高余压大容积客舱,通过论证分析,采用以高紧度气密铆钉及缝外密封为主的密封形式,并适当选用缝内密封和特种密封相结合的方法,使结构重量轻,施工方便。1980年,第二架运10飞机气密试验时,压降时间达到17分钟,满足气密设计的要求。1983年7月,大型增压密封舱设计获航空部科技成果三等奖。1986年,根据航空部的决定,飞机研究所将这一成果用于运8飞机改气密舱的设计,并获得成功。

6.发动机布局

1971年4月,设计组在广泛讨论的基础上,决定采用机翼下吊装4台涡扇8发动机,这是国内首次采用机翼下吊装发动机的布局。运10飞机的试飞成功,证明这种发动机布局具有易于维修和更换,减轻机翼载荷和重量,客舱噪声小及提高颤振临界速度等优点。

7.操纵形式

设计组在“728会议”上,提出国内首次采用由调整片带动舵面的气动助力操纵形式,不仅操纵轻便,而且还可以省掉助力器装置。会议认为,对调整片操纵的气动规律还需进一步摸透,并作计算分析和试验。

1973~1979年,通过大量铰链力矩风洞试验和相应的计算分析,并在计算机上使用调整片气动助力操纵系统运动方程进行模拟计算。结果表明,升降舵、副翼和方向舵由各自的调整片都能带动到设计偏度要求,且无明显滞后现象;调整片气动力操纵系统的动态特性满足有关设计规范的要求。1980年,经运10飞机试飞验证,驾驶员对飞行操纵系统反应良好,达到了预期效果。

8.系统模拟试验

在运10飞机的设计中,决定对飞行操纵系统、液压系统、燃油系统和电网路系统采用地面全尺寸模拟试验,这是确保飞行安全的一项关键性措施。1980年,在国内首次进行规模最大的全机、全尺寸模拟试验。在试验技术上探索了模拟加载方法,既进行静态试验,又进行动态试验,接近于国际上同类飞机试验的水平。试验结果符合设计计算数据和技术规范的要求。

9.新材料、新标准、新成品

为了使运10飞机达到先进水平,在国内首次对一架新机较多地采用新材料、新标准和新成品。据1980年统计,全机选用材料415项,其中新材料76项,占18%;选用标准955项,其中新标准164项,占17%;选用成品435项,其中新成品305项,占70%。

10.电子计算机用于飞机型号设计

在国内首次大规模采用电子计算机进行运10飞机设计中的总体、气动、强度、结构和系统的计算。1970年底,在上海市计算技术研究所的X-2电子计算机上用手工编程进行计算。1971年,运用复旦大学和上海计算所的最新科研成果“X-2机ALGOL编译系统”,开始用ALGOL语言编程进行计算。运10飞机设计全面铺开后,为了满足计算的需要,708设计院于1974年配置了1台TQ-16计算机。同时还应用华东计算技术研究所每秒80万次的655型电子计算机进行大型课题的计算。不仅节省人力、物力,加快了工作进度,而且使原来一些无法用手工计算的课题算出了结果,提高了设计的准确性与可靠性。将计算机技术用于飞机型号设计,对型号设计方法的改进产生重大影响。在运10飞机研制中,共编制较大的计算程序138项。

三、改型方案

为扩大运10飞机的使用范围,打开销路,占有市场,飞机研究所从1977年8月起,组织部分设计人员开始探索运10飞机加长型的设计工作;1978年8月起开展运10飞机改为预警机的方案可行性论证;1983年开展运10飞机改为空中加油机的方案研究,均取得阶段性成果。后由于运10飞机的研制停止,改型工作未能进一步深入下去。

第四节 试验


运10飞机设计中共提出试验项目179项。其中总体气动63项,结构强度61项,系统30项,特设25项。按设计要求,在首次试飞前必须完成165项。后实际完成163项,其余2项用运10飞机在跑道上滑行试验代替。

一、气动力试验

为了确定运10飞机的气动布局和测定气动力数据,设计组在设计中制成各种吹风模型,先后在全国4个省、市的9个风洞中进行模型吹风试验。试验分4个阶段。1971年4月~1973年4月,进行18项选型试验。通过试验,最后选择尖峰翼型为运10飞机机翼的基本翼型,并确定了机翼的平面形状、反弯度平尾和低阻翼尖,给出第一轮极曲线、气动载荷和气动导数等。

为了提高气动效率,对机翼局部修型,1973年5月~1974年10月进行预定型试验。经过10个项目的试验,取消机翼的几何扭转,从而改善了工艺性;将机翼根部改为喇叭形,可增加升阻比6%左右,相当于增加航程400公里;测得第二轮极曲线、气动载荷和气动导数等,供飞行性能、飞行品质和外载计算等使用。

1974年11月~1980年9月,为确定运10飞机最终的气动力特性,进行32次定型试验和其他气动力试验。用试验取得的数据进行计算,证明运10飞机性能达到上级提出的技术指标,飞机收襟翼的临界失速特性略优于波音707飞机,放襟翼的特性则略差,为此改进了前缘襟翼与发房吊挂处的缝隙;调整了机翼上扰流板的面积和位置,避免造成副翼效率下降,并验证了机翼增升装置设计的可行性。通过颤振风洞试验,证明运10飞机的颤振特性符合规范要求;通过两次大攻角风洞试验和11架次自由飞模型投放试验,证实运10飞机具有良好的失速特性和尾旋特性,不易进入尾旋,如强迫进入尾旋,用常规的方法就能成功地改出尾旋。

为了验证运10飞机的临界失速特性,1980年9月运10飞机首次试飞后,又进行了定型后的吹风试验。

至1981年11月止,共进行63项气动力试验,吹风10493次,试验时间1353小时。共作40套吹风模型,试验对比了18种形态的机翼、3种平尾、4种垂尾、6种发动机短舱位置和42种前、后缘襟翼的组合方案,选择了一种组合后的优化方案。特别是针对当时国内的风洞都比较小,建设新的大风洞需巨额经费,时间也来不及的问题,科技人员创造性地采取有关飞机风洞试验与实际飞行差量的对比修正方法,解决了小风洞吹大飞机的难题。

二、全机静力试验

根据运10飞机研制总方案的安排,第一架运10飞机为静力试验机。全机静力试验在三机部飞机结构强度研究所(以下简称飞机强度所)进行。

1976年5月11日,三机部会同上海市革委会工交组、市机电一局708办、陕西省第三机械工业局在北京召开运10飞机静力试验协调会,商定静力试验进度。同时,市机电一局708办成立由上飞厂和708设计院参加的运10飞机静力试验领导小组,并组织一支有干部、技术人员、工人参加的近300人的试验队,赴陕西飞机强度所参加静力试验。

1.飞机运输

由于运10飞机体积较大,用火车从上海运到陕西耀县必须分解。经过研究决定采用上海试装——局部分解——运输——耀县装配的方案。1976年6月28日,上海铁路局和上飞厂派人去铁道部、三机部汇报运输方案,商定由上海铁路局调28节车皮(包括硬卧、餐车各1节),组成708运输专列。为使飞机顺利地运到目的地,上飞厂事前还设计、制造了1:100的运10飞机拼装模型及特种车皮模型。经铁路局反复检查,铁道部批准,在部队保卫下,1976年9月20日下午1时,编号为5701次的专列进入南翔站编组出发。为避开山洞,途经鹰潭、株洲、张家口、兰州、宝鸡等地,经70多个小时的运行,于9月23日中午安全到达陕西耀县。

2.全机破坏试验

1978年11月16日,在飞机强度所召开运10飞机静力试验领导小组扩大会议。会议由飞机强度所所长主持,上海市航办、三机部、航空研究院代表参加。会议认为,前一时期共完成142个试验情况,全机破坏试验前的部件试验项目已全部完成。会议决定,于11月30日进行全机破坏试验。会后,完成了试验安装工作,并进行了预试和加载67%的阶段试验。

1978年11月30日上午,进行运10飞机全机静力破坏试验。参加这次试验的除飞机强度所、上海飞机研究所、上飞厂有关人员外,还有三机部副部长莫文祥、航空研究院副院长刘鸿志、上海市航办主任萧卡及各单位代表,共约800人。上午10时正式进行试验,当加载到设计载荷的100.2%时,左机翼在预计的6~10肋处断裂,试验结果与理论计算十分吻合,试验一次成功。莫文祥在现场祝贺试验成功,并授予锦旗。

1979年5月17日,又进行运10飞机机身破坏试验。当加载到105%设计载荷时,机身在预计部位破坏,试验结果符合设计要求。至此,运10飞机静力试验项目全部胜利完成。

三、四项系统模拟试验

为了制定和验证系统的设计方案,保证系统功能正常、性能可靠和飞机的飞行安全,经专家建议、上级批准,决定对运10飞机进行全尺寸的操纵、液压、燃油和电网路四项系统地面模拟试验。模拟试验包括系统功能试验和系统品质试验等。

1.筹建试验室

1972年8月,三机部和市机电一局明确四项系统模拟试验任务由上飞厂承担。工厂即成立试验组着手准备。1974年4月27日,根据市机电一局的决定,成立模拟试验室,属上飞厂领导,工厂和708设计院各派干部、技术员和工人参加工作。同时批准了试验厂房的扩大初步设计方案。1975年初至1979年底筹建工作基本结束,建成试验厂房总建筑面积5285平方米。其中操纵与液压系统共用1个试验厂房,面积3052平方米;燃油试验厂房面积1138平方米;电网路试验厂房面积1095平方米。总费用727万元,其中基建费132万元,设备费595万元。

操纵、液压试验厂房建有1台自行设计研制的全机操纵、液压系统全尺寸试验台架,被称为“铁鸟”,是迄今为止国内最大的操纵、液压系统模拟试验台。主要设备有泵站、中频发电机组、单轴转台、主液压泵拖动台、频率响应分析仪和模拟计算机等。燃油试验厂房建有1台安装机翼整体油箱的旋转缸式燃油试验台。主要设备有液压泵站、燃油泵站、空气泵站、中频发电机组、油库等。电网路试验厂房建有可控硅拖动台驱动飞机发电机组并联供电的试验台。主要设备有可控硅直流调速拖动台、风冷和油冷的冷却装置、自动巡回检测装置、1000千瓦变电站等。

1980年1月,为加强模拟试验工作的统一领导和管理,市航办决定将模拟试验室全部划归飞机研究所领导管理。

2.功能、品质试验

1980年1~8月,进行四项系统第一阶段飞行高度4000米以下功能、品质试验。共完成19项试验,测得大量试验数据,验证了系统功能和品质达到设计要求,为运10飞机的首次试飞提供了依据。1980年9月~1983年6月,进行第二阶段飞行高度4000米以上功能、品质试验。共完成19项试验,进一步证明四项系统的设计是成功的。

在进行四项系统试验的同时,还进行了地面复现故障、排故和起落架收放等试验。

四、其他试验

1.起落架落展试验

运10飞机起落架按照适航规章要求,必须进行起落架缓冲性能和动力强度试验(以下简称落震试验)。试验由708设计院与航空电器厂派人至陕西与飞机强度所共同进行。

1977年12月~1978年11月,在35吨米落震试验台上进行主起落架缓冲性能试验,分别进行了水平着陆、机尾下沉着陆姿态的试验,按功量要求共投放约200次。其中机轮带转试验约70次,最大功试验约19次。由于发生故障,起落架试验件于1978年6月在西安飞机制造厂进行分解,改进了针杆与隔板固定的保险,加大了缓冲支柱下轴套螺母的内径。1979年3~4月,进行动力强度试验。主起落架共完成1200次落震试验,证明其缓冲系统的缓冲性能满足设计要求,吸收功量的能力有一定剩余。并证明经两次改进后的针杆即使碰伤,在一定程度内也不会影响缓冲性能,但应在试飞中定期分解检查。

前起落架落震试验于1979年6~9月底在一台新的10吨米小落震台上进行。试验件共投放110次(其中机轮带转约30次),证明达到功量要求。后按照动力强度试验的要求,进行前起落架1200次落震试验,证明其缓冲性能良好,满足设计要求。

2.全机共振试验

为保证运10飞机安全可靠试飞,1980年3~4月,在大场上飞厂总装厂房进行运10飞机首次全机地面共振试验。飞机商载4吨,中重心位置,无油载。共测定全机主要频率104个、振型97个,实测了飞机的全机振动特性,证明运10飞机的振动计算是正确的,颤振计算是可靠的。

3.风挡鸟撞试验

运10飞机的风挡玻璃由上海耀华玻璃厂研制,面积为0.6平方米,厚度55毫米,由五层组成:第一、三层是半钢化、钢化硅玻璃,第二、四层是PVB胶,第五层是有机玻璃。按适航规章要求,应达到飞机速度640公里/小时,承受4磅飞鸟的撞击,内侧第五层玻璃不破裂。1979年在南昌飞机制造厂进行风挡鸟撞试验,用4磅的鸡代替飞鸟炮击风挡。第一个试验件仅外层玻璃破裂,但未测出乌速;第二个试验件在乌速每小时629公里时,第一和第三层硅玻璃碎裂。经分析研究,认为风挡玻璃的设计是安全可靠的。

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。

运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。

运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。

运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

运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

运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

运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

运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。

运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。

第六节 质量整顿


运10飞机开始研制正处于“文化大革命”期间,在研制质量上曾受到极左思潮的干扰。有关部门某些人强调“进度就是政治”、“能不能按时把第一架飞机拿出来就是路线问题”。因此,他们片面追求进度,曾主张飞机不要做静力试验,生产不要模线样板和工艺规程,成品不要开协调会,甚至把技术人员考察进口设备称作“洋奴哲学”等等。但是,广大工程技术人员坚持航空产品质量第一的优良传统,对极左思潮的干扰进行了抵制。粉碎江青反革命集团以后,又对飞机的设计、生产质量进行全面复查整顿,消除各种质量隐患,保证运10飞机的飞行安全。

一、设计质量复查

在运10飞机设计中,先后进行7次规模较大的质量复查,消除了各种技术隐患。

1972年9月,设计组针对方案会审会议提出的50个问题及意见,进行第一次设计质量普查,结合完善总体设计作了改进。

1973年8月~9月5日全面发图之前,设计组进行第二次设计质量普查。共查出较大问题139个,取消了机翼几何扭转和尾翼防冰系统,将机翼内段改为喇叭形等,降低了飞机的阻力,提高了飞机的航程。

1975年1月,运10飞机的图纸设计已基本完成,708设计院进行第三次质量普查活动。共查出各类问题458个,更改了内扰流板的布局等,避免引起副翼的振动。

1976年7月,第一架飞机铆接装配结束,为确保静力试验圆满成功,又组织第四次质量复查。这次质量复查的重点是外载和强度计算,共查出103个问题,加强了机身02、04和05段强度不够的部位,保证了飞机的强度。

1977年5月静力试验前夕,708设计院开展第五次质量复查。通过复查,解决6个较大问题:加强机身龙骨梁;将前缘襟翼铝支架改为钢支架;纠正机翼后梁6~8肋下缘条在起飞状态下,多余的附加振动载荷;更改10肋处后梁与蒙皮、垫板连接的环状钉的直径;加大活动面与后缘之间的间隙,避免互相卡滞等。

1978年1月12日,上海市708工程办公室召开技术质量讨论会,会议归纳出设计和试验方面的问题147项,其中重大问题20项(属第二架17项,第三架3项)。会后,708设计院组织力量解决127项。对第二架飞机上天前必须解决的17项重大问题,组织技术人员进行攻关,在1980年9月飞机上天前均已解决。

1979年10月,在市航办组织下,设计人员到生产现场复查设计质量。针对前起落架和襟翼收、放中的协调问题,作了改进。

二、制造质量复查

运10第一架飞机是在“文化大革命”中制造的,生产质量问题较多。粉碎江青反革命集团后,为了保证静力试验的成功,从1976年10月起,赴耀县试验队对静力试验飞机的质量进行全面复查。2年共组织7次复查、排故,对重要受力部位按照图纸、技术条件逐一核对,共查出各种故障1650余条。其中有铆接质量问题,小钉代大钉、钉插上未铆以及漏铆等;重要受力部位强迫装配;部件之间不协调,旅客登机门开启、关闭紧涩、卡滞等。经采取补救措施,共排除各种故障1386条。其中重要受力部位左、右机翼10号肋就排除127条。1977年11月,在市航办组织下,上飞厂与708设计院对复查遗留的故障又进行商讨,共同采取措施予以解决。

1978年第一季度,根据三机部整顿质量电话会议的精神,上飞厂对运10第二架飞机进行全面质量复查。复查从模线样板、工艺装备到零、组、部件全面进行,共复查34046件,发现不少质量问题。其中铆接部件质量问题5312条,较大故障127条,需报废换新的零件有825件。排除的较大故障有:更换中外翼下壁板2块晶界腐蚀的机加蒙皮、垂尾及吊挂的接头(因铬锰硅镍钢经酸洗易产生氢脆),将发房进气道上的高抗剪铆钉换成环槽铆钉等。

1979年10月,第二架飞机正在总装,市航办领导要求对飞机的质量从设计到产品要一张一张图纸、一个一个零件和一道一道工序进行复查。当即组织设计、工艺、检验等人员共252人,分5个专业组进行。其中结构组检查393个项目,发现57条故障,全部排除;动力、燃油、空调组检查112个项目,发现105条故障,全部排除;液压、起落架、操纵组检查98个项目,特设组检查425个项目,三新(新工艺、新材料、新标准)组检查92个项目,发现的问题均有处理结论。

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