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引言徐岩南京航空航天大学航空宇航制造工程系飞行器制造技术基础自我介绍姓名：徐岩博士后/副教授/硕士生导师机电学院航空宇航制造工程系专业方向：航空宇航制造工程（国家重点学科）办公电话：84891871Email:xuyan@nuaa.edu.cn办公地点：15#A501主要研究方向：模具CAD/CAM、制造业信息化考核方式三、考核方式：上课情况（10％）；闭卷考试（90％）；参考书目1.《航空制造工程手册》总编委会主编.航空制造工程手册（共三十一册）.北京：航空工业出版社,1993~19982.范玉青编著.现代飞行器制造技术.北京航空航天大学出版社,20013.Internet上讲课内容引言第一章飞机结构及其特点第二章飞机制造工艺特点与互换协调方法第三章飞机结构件制造工艺第四章飞机钣金零件制造工艺第五章飞机装配工艺第六章飞机工艺装备设计与制造教学计划总学时322学时考试1学时复习引言2-3学时1-6章每章大约4学时第9周考试本章内容§0.1航空工业特点§0.2世界航空工业§0.3我国航空工业§0.4航空工业中的先进制造技术§0.5课程体系§0.1航空工业特点航空活动的范围主要是在离地面30公里以下的大气层内。航空工业是研制、生产和修理航空器的工业。通常包括航空飞行器、动力装置、机载设备、机载武器等多种产品制造和修理行业，以及独立的或隶属于企业的研究设计单位、试验基地和管理机构等。主要产品有：固定翼飞机、旋转翼飞机、偏转翼飞机、地面效应飞行器、飞艇、气球、飞机发动机、机载设备、机载武器、地面保障设备等。§0.1航空工业特点航空工业是国家战略性产业，既是国家国防安全的重要基础，也体现了国家的工业发展程度，是一个国家综合国力的体现。现代战争表明，航空武器装备对战争的进程和结局都发挥着关键性作用。美国的国防预算（装备采购）中，1/3以上的投资是用于飞机项目的。航空工业是带动国民经济发展的重要产业，是尖端技术发展的引擎。历史已经表明，先进航空产品的研制生产有力地促进了冶金、化工、材料、电子和机械加工等领域的技术进步，从而在技术层面上提升了国民经济。§0.1航空工业特点①航空工业是典型的知识与技术密集代表航空产品的工作特点和工作环境使得其需要采用当代先进科学技术成果，因此，航空工业往往是反映一个国家科学技术和工业发展水平的部门。数字化设计制造仿真激光微电子空气动力学热力学结构力学弹性力学冶金学电子学材料学自动控制计算机制造工艺喷气推进新技术基础理论科学技术科学§0.1航空工业特点新材料，具体以应用复合材料减轻机体重量为例：波音的减重措施还是比较保守的铝锂合金，而空客公司挑起的“复合材料之战”，在A380的中央翼盒这种关键的机体材料上，空客敢于采用复合材料，成功地减重3吨，相当于可以多载客约30～50人，飞机的经济性大幅度提高。在空客的新技术压力下，“保守的波音”在即将出厂的787机型上，全部机身几乎都采用复合材料，这样B787全机复合材料的应用比例高达50%以上，经济性将达到前所未有的高度。※波音787复合材料超过50％§0.1航空工业特点②航空工业是高度精密的综合性工业航空航天产品的技术指标高，研制周期较长，零、部件种类繁多，有的产品关系到人员的生命安全。在研制过程中还要作充分的研究和试验，需要有完备的试验设施和完善的技术保障措施。为了保证数以十万乃至百万计的零、组件总装后达到规定的可靠性和寿命指标，还要运用科学的管理方法。飞机的研制和生产是一项庞大的系统工程，需要上百家科研院所和工厂的密切配合，航空工业是系统工程和现代管理工程实践最多的工业部门。§0.1航空工业特点飞机要求极高的可靠性和安全性，要求在多空域、多高度、多变气候环境下以多种速度和机动状态下长期重复使用。一架战斗机从起飞上升到高空要求在几十秒内完成，其环境温度、压强的变化极大，对飞机的静强度、动强度、热强度和疲劳寿命提出极高的要求。飞机在研制过程中需要考虑各种可能遇到的飞行情况，要作充分的研究和试验，加工要求精益求精；飞机的十万甚至百万个零件的生产和装配都要求达到规定的可靠性和寿命标准。99.999999％＝0§0.1航空工业特点据统计，一架现代飞机所含的零部件和技术参数达到107量级，而同期一辆汽车为104量级，一台金属切削机床为103量级。BOEING－747零件数量多达600万个；生产一架乘坐19人以下的小型飞机，飞机的零部件也要多达10万件，需要生产图纸5万多标准张，所需的原材料和锻铸件毛坯数千项。零部件数量及技术参数§0.1航空工业特点③高投入、高产出和高风险的产业航空工业是制造业附加价值最高的产业。按产品单位重量创造的价值计，如果船舶为1，小汽车为9，彩电为50，电子计算机为300，喷气客机为800，航空发动机达1400。美国F-16战机每公斤价值2680美元，是白银的20倍；F-117A隐型战机每公斤的价值差不多与黄金相等。对航空研发每投入1万美元，10年后可以得到80万美元的综合收益；在批量生产阶段，关联产业对经济的贡献率是飞机生产直接效益的15倍；以带动劳动力就业衡量，1个直接的航空工业从业者平均可以逐次带来32个相关产业链的就业岗位。§0.1航空工业特点F-16（第三代战斗机）研制花费8.7亿美元F-117隐身战斗机研制花费20亿美元目前，正在进行的第四代战斗机F-22合同总经费高达130亿美元（用于工程和制造发展阶段）型号价格F-161840万美元F-117A4600万美元F-221亿美元B-24.5亿美波音7871.58亿美元空客A380超过3亿美元§0.1航空工业特点④航空航天工业是军用与民用密切结合的工业在相当长的时期内，军事需要一直是航空航天工业发展的重要推动力。在许多情况下，航空高技术可以转移应用于广阔的非航空领域，从而推动国民经济的发展。民用产品是在军用产品技术开拓的领域里发展的。航空技术用途广泛。喷气技术用于发射应用卫星，都属于这种情况。日本曾作过一次500余项技术扩散案例分析，发现60%的技术源于航空工业。国内西飞的型材、客车，昌河、哈飞的汽车，东安的发动机，成飞的磁悬浮等等。§0.2世界航空工业§0.2世界航空工业世界十大航空航天工业企业的销售额超过50％，美国飞机类产品占56％§0.2世界航空工业§0.2世界航空工业波音公司预测，到2023年全球民用客机机队将增加到34770架。其中17%为支线喷气客机，21%为双过道飞机，58%为单过道飞机，4%为400座以上大型飞机。潜在市场需求的25000架民用客机总价值约为2万亿美元。世界军用飞机市场预测未来10年世界各国对军用飞机的需求量为3000架，总价值将近1300亿美元，平均每架飞机的价值将近4700万美元，战术航空兵作战飞机年均出口数量将达到210架。世界战斗机出口市场分布情况是：俄罗斯占25%，欧洲国家占29%，美国占31%，其它国家占15%。※波音787作为一种中型飞机，波音787型系列飞机属于300座级别的飞机，航程随具体型号不同可覆盖6500公里至1.6万公里。大量采用复合材料，降低了飞机重量、同时新型的发动机和创新的流线型机翼设计，使B787比目前同类飞机节省20%的燃油消耗，此外波音787除了让中型飞机尺寸与大型飞机航程的实现结合，也将以0.85倍音速飞行，这与当代速度最快的民用飞机波音747速度是相同的。※空中客车A380A380飞机的粗略尺寸高24米多，长73米，翼展宽80米。机舱的总面积845平方米；其内部空间比波音747大4％，但重量却比它轻；航程可达14800公里。这是第一种双层飞机，其包机机型可搭载乘客800人，比波音747-400多300多人。标准机机型可搭乘550多名乘客，上层机舱199人，下层主舱356人。新一代发动机只有波音747噪音的一半。第一种每个乘客百公里耗燃料不超过３升的远程客机。这种消耗可以同一个中型卡车媲美。单座公里燃料成本可以减少15~20%。※A380※协和式飞机协和式飞机（Concorde）是由英国和法国于1969年联合研制的一种超音速客机，一共只建造了20架。最大飞行速度可达2.04马赫，巡航高度18000米。1976年投入大西洋航线运营。2003年10月24日，协和飞机执行了最后一次航班，全部退役。飞机机翼设计为三角翼，四具引擎配备了一般在战斗机上才看得到的后燃器。这架飞机还有个令人津津乐道的特点就是她会“变形”：其一是因为在2马赫的飞行速度时，空气摩擦使其机体产生高热，因热胀冷缩效应，协和号在飞行时最长会「变长」约24公分。其二是她的可变式机鼻，在飞行时直直挺挺的如一根针以利高速切开空气，但是在起降时，机鼻可以往下调5至12度以利飞行员的视野。§0.3我国航空工业我国航空工业自1951年底建立起来，已累计生产军民用飞机27类60种型号14000多架。已建立较为完善的航空科研、试验和生产制造体系（包括飞机、航空发动机、机载设备、机载武器等专业设计研究机构和生产制造企业，以及空气动力、强度、自动控制、试飞、材料、工艺、计算技术等专业研究试验机构）。目前已拥有独立研究、制造能力，但技术水准仍与航空先进国家存在巨大差距。2008.11.8，中航一集团和中航二集团合并重组成立中国航空工业集团公司，下辖近200余家子公司，拥有资产2900多亿元，员工近40万人，计划2017年经济规模1万亿元。§03我国航空工业§03我国航空工业中航一集团主要承担战斗机、战斗轰炸机、轰炸机、教练机、军用运输机、侦察机、军用特种飞机、民用支线运输机，以及航空发动机、机载设备和机载武器的研制生产。主机厂：西飞、沈飞、成飞、上飞发动机：黎明、黎阳、西发等中航二集团主要承担直升机、运输机、教练机、攻击机、通用飞机、无人机等军、民用飞机和相关航空发动机、机载设备等航空产品的研制生产。主机厂：洪都、哈飞、昌河1999.7.1两集团成立601所（沈阳飞机研究所）：主要从事歼击机的总体设计与研究工作。成功地自行设计了中国第一架亚音速喷气式歼击教练机和第一架高空高速歼击机──歼8飞机，随后又成功地设计和研制了歼8全天候及歼8Ⅱ等歼8系列飞机。602所（中国直升机设计研究所）：是中国唯一的以直升机研究设计为主的大型综合型科研设计机构。603所（中航第一飞机设计研究院）：先后成功地测仿设计、改进改型和自行研制了轰炸机、运输机、预警机、侦察机等30多种型号的飞机。包括运七飞机，我国第一代歼击轰炸机“中国飞豹”飞机。并与德国MBB/DA公司合作进行了先进支线客机的研制；还承担了我国干线飞机研制的有关任务；是我国合作研制100座级民用客机的主承制单位。我国飞机设计研究所我国飞机设计研究所611所（成都飞机设计研究所）：高空高速飞机的研究设计，研制出我国第一架具有知识产权的轻型全天候歼击机，具备了研制第三代歼击机的能力。歼七系列的两种飞机。625所（北京航空工艺研究所）：主要任务是为中国研制和生产新型飞机及航空工厂技术改造提供先进的制造技术和工艺装备。630所（中国飞行试验研究院）：是中国唯一进行飞机、发动机、机载设备国家级鉴定和适航审定试飞的权威机构。成飞集团（132）：是我国设计、研制和成批生产现代歼击机的重要基地。是中国500家特大型企业之一。产品有J7FS、F-7MG、F-7M、F-7P、FC-1枭龙等。其中，歼十飞机工程荣获国家科学技术进步奖特等奖；枭龙/FC-1飞机荣获国防科技工业武器装备型号研制（重大阶段）银奖。是波音、空中客车的部件制造商，转包生产民机大部件，生产了麦道机头、波音757尾段、A320/340登机门、达索F2000EX公务机3#油箱等。我国飞机制造主机厂14正在进行地面测试的超7飞机在跑道上滑行的超7飞机超7飞机实物模型超7飞机的结构枭龙的研制大量运用了数字化设计、制造、管理手段，将过去传统的模拟量传递改变为数字量传递，使枭龙成为国内首架全数字设计的飞机，并基本实现数字化生产。在枭龙FC-1飞机中机身和后机身对合时，成功地实现了一