Глава 1.1. Особенности самолета и самолетостроительного производства

Особенности самолетостроительного производства в первую очередь зависят от габаритных размеров самолета, его назначения и тактико-технических требований к нему. Обычно самолет представляет собой планер и размещенные в нем органы взлета и посадки (шасси), двигатель (двигатели), системы управления самолета и другие специальные механизмы и приборы.

Многие из механизмов и приборов самолета представляют сложные устройства, значительно отличающиеся друг от друга но конструкции, техническим требованиям к ним и процессам их изготовления, что требует известной специализации конструкторов, технологов и рабочих. Поэтому такие устройства самолета, как двигатели, специальные механизмы и приборы, проектируют и изготавливают на специализированных предприятиях авиацион­ной промышленности, радиопромышленности, приборостроения и др.

Среди других изделий машиностроения самолет как объект производства обладает рядом специфических особенностей.

Большая номенклатура и многодетальность планера. Современный самолет насыщен различным оборудованием, приборами и механизмами. Количество деталей в конструкции планера крупного самолета (не считая нормалей) достигает ста тысяч единиц и более. Специальные приборы и механизмы исчисляются сотнями. Эта особенность самолета влечет за собой необходимость применения многочисленных и разнообразных технологических процессов, специальной оснастки, усложняет планирование, контроль и учет незавершенного производства.

Одним из мероприятий, которое позволяет значительно сократить, количество деталей, является применение в конструкции планера монолитных (литых, штампованных и прессованных) конструктивных элементов и панелей взамен сборных.

Большая номенклатура используемых материалов. В настоящее время примерно 70 % общего количества деталей пассажирского самолета изготовляется из легких сплавов различных марок, конструкционных и легированных сталей и остальная часть из пластмасс, резины, натуральных и синтетических тканей, керамических и металлокерамических материалов.

Переход к сверхзвуковым скоростям и большим высотам полета самолета, повышение требований к его надежности с учетом условий его работы при низких и высоких температурах вызывает необходимость применения новых материалов, например, жаро­прочных сталей и титановых сплавов, что приводит к дальнейшему расширению номенклатуры используемых в самолетостроении материалов. Многие из этих материалов трудно поддаются обработке обычными методами, поэтому для изготовления деталей из таких материалов разрабатывают новые технологические процессы.

Сложность пространственных форм. Значительные габаритные размеры и малая из-за ограничения массы жесткость большинства элементов конструкции планера (зализы, капоты, законцовки крыльев и др.) обусловили необходимость разработки специальных процессов их изготовления, характерных только для самолетостроения (обработка на специальных и специализированных копировально-фрезерных и гибочных станках, на обтяжных прессах и т. д.). Производство самолетов усложняется также и тем, что размеры деталей планера изменяются от нескольких миллиметров (крепежные детали) до десятков метров (стрингеры, полки лонжеронов, листы обшивки, монолитные панели, монолитные шпангоуты, рамы и т. д.). При этом большинство деталей значительных габаритных размеров обладает малой жесткостью, что создает трудности получения точных размеров в процессе сборки из них узлов и агрегатов. Именно этими особенностями обусловлено применение в самолетостроении многочисленных сборочных, монтажных и других приспособлений и специальных технологических методов обеспечения взаимозаменяемости узлов, панелей и агрегатов.

Большая трудоемкость монтажно-сборочных, регулировочных и испытательных работ. Она составляет до 50 % общей трудоем­кости при изготовлении современного самолета.

К особенностям сборочных процессов следует также отнести применение в планере большого числа разнообразных по конструкции неразъемных соединений с помощью клепки, сварки, пайки, склейки, запрессовки, развальцовки и т. п. Для выполнения таких соединений используют специализированное оборудование: скобы, прессы и автоматы для групповой клепки, машины для электроконтактной сварки, автоматы для дуговой электро и кислородной сварки в среде защитных газов и в вакууме, специальные станки и приспособления для изготовления сотовых конструкций, от­секов и панелей из пластмасс, керамики, металлокерамики, волокнистых композиционных материалов и т. д. Для герметизаций отсеков в агрегатах самолета применяют специальные герметики и специальное оборудование.

Особенности монтажно-регулировочных и контрольно-испытательных процессов в самолетостроении обусловлены наличием на самолете разнообразных систем и жесткими требованиями их надежности и безотказному функционированию. Многие из этих систем подвергаются многократным испытаниям и регулированию, как автономной, так и комплексной обработке, для чего необходимы специальные стенды и установки.

Высокие требования к качеству самолета в целом и его отдельным конструктивным элементам. Качество самолета как объекта производства представляет собой комплекс его тактико-технических характеристик и показателей, характеризующих надежность его в эксплуатации. Чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым г. самолету, необходимы не только рациональная его конструкция в проекте, но и возможность осуществления этой конструкции в производстве с заданной степенью точности. Например, к аэродинамическим поверхностям самолета, обтекаемым воздушным потоком, предъявляются высокие требования не только чистоты (гладкости), но и точности изготовления. Допуски на внешние обводы в ряде случаев составляют десятые доли миллиметра, а на стыковые поверхности соответствуют 3-му, а в отдельных случаях 2-му классу точности.

Повышение требований к эксплуатационной надежности самолета привело к разработке высокоресурсных соединений, технологических процессов, а также инструмента и оборудования для их выполнения.

Приведенные особенности самолета как объекта производства объясняют следующие характерные особенности самолетостроительного производства.

Широкое кооперирование производства. В самолетостроении применяется большое количество специальных материалов, полуфабрикатов, заготовок, а также приборов и агрегатов для электрических, гидравлических, пневматических и других систем самолета, изготовляемых на специализированных предприятиях. Кроме того, используется большое количество стандартных крепежных деталей и универсального инструмента, которые изгото­вляют также специализированные предприятия. Все это обусло­вило необходимость кооперирования предприятий, производящих самолеты, с предприятиями-смежниками. Развитие отечественного самолетостроения сопровождается непрерывным расширенном кооперирования производства с тенденцией изготовления частей планера на специальных заводах.

Частая смена объектов производства. Непрерывное повышение тактико-технических требований к самолетам вызывает необходимость их совершенствования на базе новейших достижений науки и техники. В силу этого запущенные в производство самолеты быстро морально стареют и заменяются образцами более совершенной конструкции. В связи с этим непрерывно модернизируется и совершенствуется материально-техническая база предприятий и специфическое оснащение самолетостроительного производства.

Большой объем работ по подготовке производства. Современный скоростной самолет представляет собой исключительно сложный объект производства. Трудоемкость его изготовления измеряется сотнями тысяч человеко-часов. Подготовка к запуску такого самолета в серийное производство является весьма сложной и трудоемкой задачей.

Технологическую и организационную подготовку серийного производства в целях сокращения сроков ведут последовательно- параллельным методом. По этому методу в соответствии с принятыми организационными формами производства и структурой самолета, параллельно и с некоторым сдвигом во времени ведется техническая отработка чертежей, проектирование технологических процессов, конструирование, изготовление и освоение оснастки. В результате значительно сокращаются сроки подготовки серий­ного производства самолетов.