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带，一个用绕在线轴上的无纬带铺带，另一个用预先切制的材料，可快速进行复杂形状的铺叠。

自动铺带对加速波音787的生产至为关键，其生产效率比传统的手工铺带及第一代自动铺带机高，能满足将来生产的需要。

三菱安装的自动铺带机拥称是世界上最大的复合材料铺带设备。

该铺带机的尺寸为40米长、8米宽。

波音787上、下翼面蒙皮壁板的铺层速度达到60米/分，每个壁板均为整体双曲率件。

该铺带机可接受达300毫米的带宽，并具有高度复杂的切割功能，以确保飞机结构满足设计重量要求。

波音787的合伙人还从全球各种自动铺带机供应商处选购一些自动铺带机、纤维铺放机、自动化桁条铺层机。

波音和东丽公司大量投资来开发及鉴定能满足严格力学性能及物理性能要求的各种材料及加工工艺，并努力使之满足波音787高生产率所需的高的铺叠速率。

除了标准的无纬带，还开发了一系列其他宽度及形式的产品，包括窄带及织物，其中有一种为交织的导电丝织物，用在机身最外层以防雷击。

与传统的方法不一样，水平安定面将上、下蒙皮层板及前后梁(前后缘除外)制成整体的共固化盒形件，而不是由单独零件组装而成，这种方法是阿莱尼亚公司的首创[1]。

四、飞机机翼的装配机翼在装配过程中，需要用一些点、线或面来确定零件的具体装配位置，那么这些点、线或面就称之为基准。

基准包括设计基准和工艺基准，设计基准是用来确定零件在机翼中的位置，而工艺基准是应用于工艺装配过程中，主要是存在于零件或装配体上的一些点、线、面[2]。

在机翼的制造过程中，不仅需要保证各零部件的制造准确度，还需要保证各工件之间彼此配合的准确度，即装配准确度。

装配准确度是指机翼的气动外形准确度、机翼结构内部的零件和部件之间的相对位置的准确度[3]。

机翼装配的准确度是保证机翼质量的前提，其对飞机的空气动力性能、耐用性等各项性能均有较大的影响。

图6 机翼装配工艺过程波音787的机翼由三菱重工（MHI：Mitsubishi Heavy Industries）负责制造。

机翼装配首先是把前后梁定位在机翼的型架中，再把前后缘分别装配到前后梁，接着把机翼的内部结构或翼肋安装连接到前后缘上，然后把上蒙皮复材壁板安装到翼肋上，最后装配下蒙皮复材壁板[4]。

4.1以骨架为基准的装配图7 以部件骨架为基准的装配示意图图8 装配结构形式4.2以蒙皮为基准的装配装配过程：装配成上下壁板骨架（含蒙皮）、施加外力、上下蒙皮紧贴卡板，上下壁板骨架连接（通过设计补偿）、形成外形。

图9 以蒙皮外形为基准的装配示意图图10 装配结构形式五、总结飞机机翼是飞机的重要组成部分，其结构复杂多样，所用知识繁多，要想对其进行更加详细的解析对于现阶段的我来说属实困难。

本文以波音787飞机机翼为例对其进行简要概述、简单的结构分解与分析以及常用零件的材料和制造方式的简述。

在完成此任务的过程中，由于自身所学课堂知识方面的薄弱，遇到了很多难题，通过网上以及图书馆查阅相关知识书籍以及与同学之间的交流，克服了很多困难。

以后一定认真学习相关知识，争取为航空事业发展尽一份绵薄之力。

参考文献【1】陈亚莉.开创复合材料新时代—波音787飞机复合材料选材和制造工艺[J].国际航空.2007【2】姜宇峰.三维装配工艺设计系统关键技术研究[D]武汉：华中科技大学，2007 【3】张开富.飞机部件装配误差累积分析与容差优化方法研究[D].西安：西北工业大学，2003【4】范玉清.波音787飞机总装配线及其特点[J].航空制造技术，2011。