北京一號是怎樣制造的

汪一彭

在一個晴朗的秋天早晨，首都機場上空飛翔著一架美麗的銀鷹。這是北京航空學院的學生和教師自己設計和親手制造的新型運輸機——北京一號。今天正在進行著它的處女航行，看它飛得多么矯捷，平穩(wěn)；也許有些同志會對這樣一架銀鷹是如何成長的感到興趣，下面就想簡單地介紹一下“北京一號”的制造過程。

制造一架飛機的工作量是很大的。像“北京一號”這樣一架小型的飛機也是成千個人經(jīng)過兩個多月日夜不停地苦戰(zhàn)的結(jié)果。整個制造工作可以分成兩個部分，一部分是為了制造飛機所必須進行的準備工作；另一部分是制造工作本身。

進行任何工作事先都必須作好準備，而飛機由于它的構造復雜，要求高，所以在開始制造以前就更需要有充分的準備。一個飛機工廠里有40%以上的人是專門進行生產(chǎn)準備工作的。此外還有許多生產(chǎn)準備車間。

生產(chǎn)準備工作廣義地講還包括飛機的設計。關于設計問題在這兒不預備多談了，只想提出一點就是設計工作和制造工作是密切相關不能截然分開的。從設計開始一直到制造結(jié)束都需要雙方密切地配合和協(xié)作。設計和工藝是否能很好的配合是決定飛機質(zhì)量的一個很重要的因素。其次，從時間上看，為了保證盡量縮短試造周期，設計和施工二者是平行進行的。在“北京一號”的試制中，飛機基本方案確定后立即就開始了模線的繪制，樣板的制造，型架的設計及制造等工作。等全部飛機圖紙畫完的時候生產(chǎn)準備工作也已經(jīng)基本上完成了，甚至已經(jīng)制造出了不少零件。

飛機生產(chǎn)的準備工作除掉飛機設計廠房的布置及勞動力的調(diào)配以外還包括繪制模線，制造樣板，設計及制造特種刀具，量具，模具，夾具，型架及其它專用設備以及編寫工藝文件等。后面一部分工作統(tǒng)稱為飛機生產(chǎn)的工藝準備工作，下面就分開談一談。

飛機的外形及其剖面形狀是由許多不規(guī)則的曲面和曲線組成的。有許多地方不能像普通的機件一樣用簡單的尺寸準確地表示出來，例如機尾翼的剖面形狀，機身的側(cè)面形狀等等。因此設計的意圖就只能直接準確地畫出來。為了保證準確度同時防止在使用過程中磨損或變形，這些圖形都以一比一的尺寸畫在鋁鈑上。這些圖形就叫作模線。只畫出飛機部件的外廓形狀和基本軸線及基準線的模線叫理論模線，起理論圖的作用。如除外廓及基準線外進一步畫出內(nèi)部結(jié)構形狀時則叫作結(jié)構模線，起結(jié)構圖的作用。在理論模線中繪出部件的平面形狀的叫平面模線，畫出部件的切面形狀的叫切面模線，為了節(jié)省鋁板的面積，切面模線常常重疊地畫在一起。這樣的切面模線叫做復合切面模線，如圖1所示。

圖1機身的復合切面模線Hш段隔框外形C桁條БО基準孔Xш后段隔框外形

繪出的模線是整個生產(chǎn)過程中的原始依據(jù)?！氨本┮惶枴痹谠囍七^程中根據(jù)飛機構造和生產(chǎn)的特點大量壓縮了模線的數(shù)量。而在模線的繪制過程中又采用了先進的二次曲線法，即將飛機的大部分理論模線用近似的二次曲線來代替，這就進一步減少了繪制模線的勞動量，使整個“北京一號”的理論模線只化了短短的三四天時間就全部繪制出來。

模線畫在模線臺上，為了便于保存不使損壞，一般是不直接用于生產(chǎn)的。因為飛機大部分零件也都具有復雜的形狀，故除掉一些形狀規(guī)則的工件如圓，角度，直線，螺紋等外，通常都是用鋼板作成的樣板來代替一般機械制造中的零件圖。樣板作出零件的外形或切面形狀，表面打上特別規(guī)定的標記符號以進一步說明零件的立體形狀。形狀特別復雜的零件往往要用2塊樣板來表示，這些樣板就作為制造零件時的依據(jù)。

“北京一號”在試制過程中對樣板數(shù)量作了極嚴格的控制?？偣仓挥昧似獍俣鄩K樣板，而復雜程度大致相同的安－2號飛機卻用了一萬多塊樣板。樣板數(shù)量的減少，表示經(jīng)濟性大大地改善。

模線是平面的，不能給人以立體的感覺，而對有些問題則不能完全表達出來，例如駕駛員座艙是否舒適，他的視界是否好，工作是否方便，客艙內(nèi)部安排是否合理，是否舒適等等，單純依靠平面的模線是不能解決問題的。因此在設計的開始階段就必須制造樣機。樣機一般用木料制成，其尺寸和內(nèi)外形狀都和真實飛機一樣，只是內(nèi)部構造簡化一些。樣機作出后要廣泛地征求意見，然后再根據(jù)這些意見來修改設計。最后制成的“北京一號”和原來的樣機相比是有了很多改進的。

在生產(chǎn)準備工作中工作量最大，范圍最廣的一部分工作是編寫工藝文件，設計和制造特種工夾具。

工藝文件是一個攏統(tǒng)的概念，它實際上是包羅萬象的，從生產(chǎn)必須遵循的基本原則，生產(chǎn)的方式開始，一直詳細到具體的操作過程。它既包括計劃工作，定額工作，也包括施工過程本身。工藝文件的種類很多，因牽涉到比較專門的問題，所以在這兒就不預備詳細介紹了?！氨本┮惶枴痹谠囍浦兴鶓玫墓に囄募欠浅Ｖ俚摹?/p>

工夾具也是一個很廣泛的概念。它包括各種各樣的刀具、量具，模具，夾具，型架以及其它一些設備。由于是試制，所以我們基本上沒有采用專用的刀具，量具和機床夾具，只采用了十多個裝配型架和500多套模具。模具絕大多數(shù)都是木制的，手工成形鋁合金零件用的是手打模。

以上所談的是生產(chǎn)準備工作，下面想進一步談談飛機本身的制造過程。這個過程大體上可以分毛胚制造，零件加工，裝配，總裝及試飛等5個階段。

制造飛機用的毛料有鋼材、鋁合金或鎂合金的鑄件及鍛件，而用得更多的是輾壓成的鈑料、管材以及各種剖面形狀的型材。此外還用到各種非金屬材料如橡皮、塑料、木材、布、皮子等等。總之，你如果仔細地觀察一下，你就會發(fā)現(xiàn)飛機上的材料真是形形色色無奇不有。

飛機上的零件從它的加工方法看，大體上可以分為兩類：一種叫做機械加工件。它是用各種毛胚在金屬切削機床上加工而成的。它的特點是在加工過程中要產(chǎn)生許多切屑；另一種叫做冷壓零件或通俗地叫作鈑金件。它是從鈑料或型材上截取毛料后再在各種冷作機床上使之產(chǎn)生冷作變形而成，也有不少的情況是靠手工直接敲出來的。北京一號的絕大多數(shù)零件都是用這種方法制造出來的。它的優(yōu)點是可以用構造簡單，成本較低的木模來代替成本很高的鋼模子，有時甚至可以根本不用模子。當然這在準確度方面就比較差一些了。因為我們一共只作少量的飛機所以這樣作是很合理的。在現(xiàn)代飛機上大部分零件都是這種鋁合金的鈑金件，例如飛機的蒙皮，桁條，翼肋，隔框等等都是。鈑金件的特點是零件是通過變形的方法制成的。它在加工過程中一般不產(chǎn)生切屑，這是和機械加工件不同的地方。

圖2機身隔框的一部分

圖3上述隔框的相應樣板

圖4北京一號樣機

圖5鈑金件的形成

除掉上述兩類零件外，也偶而直接將鍛件或鑄件不經(jīng)過加工而直接使用到飛機上去。

“北京一號”上有十多萬個鉚釘，有上萬個螺釘、螺帽等標準件。此外還有一萬多個各式各樣的零件。在制造時，必須將這些零件一個個地裝起來，裝成合乎要求的機身、機翼等部件，然后再裝配成一架完整的飛機。為了保證飛機的飛行性能，各個部件的外形必須完全符合設計要求。接頭位置也要求很準確，否則就會發(fā)生部件之間對合不起來的情況?？傊?，飛機的裝配工作無論從其復雜程度來看，還是從它的要求來看，都不是一般機械制造所能比的。它要占整個飛機制造勞動量的50%以上，而在一般機械制造中這個數(shù)字卻不超過25%。

在“北京一號”上大部分部件如機身、機翼等是用鉚接方法聯(lián)結(jié)的，有些部件如發(fā)動機架、汽油箱、滑油箱，是用焊接方法聯(lián)結(jié)的，如起落架則是直接由鉗工裝配而成的。此外如尾翼上的蒙布就要用針和線縫上去，而前輪艙門則采用了先進的膠合結(jié)構。在飛機制造工業(yè)的早期，因為飛機是由木材制成的，所以在裝配時大都采用膠合。隨著木材逐步被金屬所代替，膠也自然而然地被淘汰了。但隨著化學工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了能粘合金屬的膠，膠合的方法又重新復活了。

為了使裝配出來的工件最后能完全滿足使用要求，保證外形和接頭位置的準確度，無論采用哪一種形式的聯(lián)結(jié)，在裝配過程中都廣泛使用了型架。

無論鉚接型架、焊接型架、或膠接型架，一般都是由骨架、定位部分和夾緊部分等組成的。但各類型架又各有自己的特點，例如膠接型架有加壓裝置，焊接型架則應考慮焊接收縮等。

將各個部件如機身，機翼，尾翼，起落架等部件裝配好后，一齊送到總裝配車間進行對合工作，也就是將各部件安放到相應位置，調(diào)整好，然后用螺栓聯(lián)結(jié)起來。這樣一架飛機從外表上看已經(jīng)接近完整了，然而它的肚內(nèi)卻是空的，還沒有“內(nèi)臟”?！氨本┮惶枴倍亲觾?nèi)一共有二十多種儀表及無線電設備，幾千米的電線和各種管路。這些都需要一一安裝起來。安裝好后為了保證正常工作還需要經(jīng)過各種試驗工作和調(diào)整工作。例如起落架的收放是否靈活，副翼，尾翼的操縱是否合式，電氣系統(tǒng)工作是否正常，壓縮空氣管路及汽滑油系統(tǒng)是否漏氣漏油等等都需要經(jīng)過仔細的檢查和試驗。發(fā)現(xiàn)問題后需要調(diào)整或更換。此外為了保證座艙內(nèi)部的美觀和舒適，還裝有暖氣管道。在壁上則有玻璃絲和防火棉制成的隔音絕熱層，以防止外部的噪音侵入座艙或使溫度變化過大。在防火棉上最后蒙上一層美麗的綢子，放上座椅，鋪上地氈，這樣飛機內(nèi)部就成為一個舒適的客艙了。在飛機外部，機身機翼及機身尾翼聯(lián)結(jié)處等外形突變的地方，都必須加上整流包皮，以保證氣流的平滑。最后在飛機外部噴上標記和罩光漆。這樣，整個飛機的制造過程就算結(jié)束了。

任何一架飛機制成后都必須經(jīng)過飛行試驗，以綜合地檢查飛機的強度，飛行性能，內(nèi)部儀器設備的工作情況，各種操縱系統(tǒng)是否靈活等，至于像“北京一號”這樣一架新設計的飛機，就更需要經(jīng)過長期的試飛，以測定各種飛行性能及各部分的工作情況，了解什么地方好，什么地方不好，需要怎樣改進等。這個周期往往需要好幾個月。

制造飛機是一件很復雜的工作，需要協(xié)作的面也很廣。以上談的這些只是制造“北京一號”的一個主要線索和脈絡，有許多問題都沒有談到，當然就更談不上細致了，例如為了提高零件的機械性能，大部分金屬零件都要經(jīng)過熱處理，為了防止它們腐蝕又要經(jīng)過陽極化，電鍍等表面處理工作。這些工作在整個飛機制造中都是離不開的。

圖6機身的鉚接裝配

圖7將發(fā)動機裝上飛機——總裝工作的一部分