超實用的大飛機製造工藝規範，這些技能你Get到了嗎

我國航空製造業工藝規範體系的建立，從引進國外航空企業工藝規範進行翻譯轉化到學習編製，從摸索研究到建立自己的工藝規範體系，最終形成自主創新的大飛機工藝規範體系。一路走來，編製工藝規範所開展的新材料、新工藝、新技術科研與攻關的過程，是攻破與掌握航空製造核心技術的過程，也是航空產品製造工藝技術整體提升的過程。

圖1三型大飛機

上世紀80年代前，國內各航空企業進行飛機研製時，採用的是各型號所在企業的工藝標準，通常稱飛機製造生產說明書，也是我們現在使用的工藝規範前身。國內各航空企業通過型號研製以科研攻關和生產工藝經驗的綜合成果為基礎，以促進行業最佳效益為目的形成的生產說明書，由各航空企業自行編製並在本企業內實施。

改革開放後，隨著國外飛機製造轉包項目的引入，飛機研製模式發生了巨大的改變，由模擬量傳遞改為數字量傳遞，由模線樣板製造改為數字化設計與製造。轉包項目中出現的新材料、新工藝和新技術，讓我們看到了國內外航空製造業之間的差距。我們使用的生產說明書數量少，技術內容不全面，專業發展不平衡，一些新工藝、新技術（如螺紋滾壓強化、邊緣壓印、噴丸成形、孔擠壓強化等）已經成為當時航空產品製造主要工藝技術，但是其技術內容在我們型號生產說明書中沒有體現。當時的生產說明書已經不能滿足飛機研製生產的需要，於是各企業紛紛開展轉包項目先進工藝技術的轉化工作，即借鑒轉包生產線上應用成熟的新工藝、新技術，通過工藝驗證的方式納入到本企業生產說明書中，隨後結合型號研製需求和企業生產技術水平的發展提高，又對其進行了系統整理，通過不斷改進和更新完善，最終藉助當時中國航空企業與美國原麥道公司合作生產MD90的平台，參照原麥道公司工藝標準的形式將生產說明書的「命名」改稱為「工藝規範」。

到了上世紀90年代，國內航空製造技術快速發展，轉包項目不斷擴大，各企業藉助型號研製和轉包生產均建立了各型號的工藝規範體系，其在型號研製中發揮了重要作用，及大地促進了我國航空製造工藝技術的發展。

新舟60飛機（見圖2）已批量生產並走向國內國際市場。製造採用的工藝規範是中國航空企業在原運七飛機製造用生產說明書的基礎上，藉助型號改型產業化的契機，通過開展吸收轉包生產先進技術，對新材料、新工藝進行科研攻關，將成熟的試驗數據進行篩選優化納入工藝規範中，完成了國內生產線與國際製造工藝技術接軌，形成一套飛機製造工藝技術全面、具有先進性和科學性、通用性和可操作性的飛機製造工藝規範。這套工藝規範獲得了中國民航及國外部分國際適航當局的批准，這表明此時中國航空企業已具備編製飛機製造工藝規範的能力，同時為掌握民機製造持續適航的技術積累了經驗。

首次採用了「主製造商-供應商」研製新模式（主製造商為上飛，主要機體結構件的供應商為西飛、沈飛、成飛）生產的ARJ21-700（見圖3），工藝規範體系的建立是在主製造商的組織下，以MD90合作生產成熟經驗為平台，技術人員經過五年多的艱苦工作，編製出一套覆蓋大部分民機製造工藝技術的工藝規範，並在型號研製中貫徹執行。值得說明的是ARJ21-700使用了許多當代民機製造使用的新材料、新技術，如CYCOM970/T30012K NT 碳纖維/環氧預侵料、7055等第四代新型高性能鋁合金，整體壁板數控噴丸成形、金屬熱噴塗、自動鑽鉚、數字化裝配等新技術。編製團隊為編製使用這些新材料、新技術的工藝規範進行了大量的科研攻關試驗。

上述飛機型號研製中以科研成果為基礎編製的工藝規範和構建工藝規範體系獲得的寶貴經驗均為後續大飛機製造工藝規範體系的建立奠定了良好的技術基礎。

圖2 新舟60飛機

圖3 ARJ21-700飛機

三型大飛機研製初期階段，在「主製造商-供應商」製造管理新模式下，建立滿足各自型號研製所需的大飛機製造工藝規範體系工作就提到日程上來。三型大飛機機體構件的主製造商分別為西飛、上飛、通飛；供應商是國內各先進的航空企業及研究院所，例如：成飛、沈飛、陝飛、哈飛、昌飛、621所和625所等。主製造商是工藝規範體系構架建立的策劃者與組織者。首先，主製造商要根據型號研製的需求和技術發展方向制定工藝規範體系建立工作流程；其次，根據工程數模的發放成熟度以及型號選材目錄、標準件選用目錄規划出工藝規範體系構架；為了保證工藝規範編製工作順利進行，同時還要開展編製工藝規範編製管理規定、建立工藝材料選用資料庫、制定工藝驗證流程等工作。

大飛機機體構件的製造具有相似性，研製大致可分為零件製造、部件裝配、總裝試飛等幾個主要階段。工藝規範體系構建工作流程的制定必須滿足研製階段進度的需要。第一，在工藝規範體系建立初期主製造商依據工程要求先策划出工藝規範編製目錄。工藝規範編製目錄是體系構建的核心，目錄中涉及的工藝技術代表著研製項目製造工藝技術水平及航空企業工藝技術發展的方向；第二，通過對供應商的工藝技術、製造能力了解與分析確定工藝規範的主編單位和參編單位。每份工藝規範起草和編製由主編單位負責，為了保證工藝規範體系的完整性以及在各供應商研製單位順利實施，每份工藝規範必須徵求參編單位意見；第三，同時要發布一系列編製規定、要求等管理程序文件。前期準備工作就緒，工藝規範的編製順序通常從零件開始，逐步推進到部件製造，最後再到總裝試飛工藝規範的編製。

工藝規範編製工作全面展開後，主製造商不僅要組織各供應商按計劃節點完成編製工作，還要協調工藝規範相互之間的技術內容，即每份工藝規範中技術指標、工藝參數、質量控制要求等標準是否協調一致。工藝規範體系構建主製造商與供應商的主要工作內容見圖4。

圖4 主要工作的分工與說明

體系由工藝規範編製管理規定程序文件和工藝規範系列文件兩大體系構成。

工藝規範編製管理規定程序文件是工藝規範體系網路構建、技術管理問題處理、冷熱工藝協調、體系運行模式及投入生產線使用不斷完善和維護的解決方案依據，是體系構建中不可缺少的技術管理程序。

工藝規範系列文件是體系構架的技術核心，它涉及鍛鑄件毛胚製造、鈑金成形、機械加工、金屬焊接與膠結、熱處理和表面處理、複合材料製造、部件裝配、總裝試飛、理化檢測等冷、熱工藝技術。

沒有規矩不成方圓。工藝規範編製管理規定系列程序文件，除了對所編製的工藝規範中編寫的章節內容、條款描述、版面格式作出統一的要求外，還要規定工藝規範編製原則、確定新工藝驗證程序、建立工藝材料資料庫等，對工藝規範體系的維護管理要求也在程序文件中進行規定。這些規定是保證工藝規範編製質量和編製工作順利進行的法律依據。

（1）工藝規範編製原則：一個工藝方法上升為一項工藝規範，需要具備兩個基礎條件，一是「技術基礎」，即工藝方法是成熟的工藝技術；二是「工程基礎」，即該工藝方法已在型號研製生產中實施應用。大飛機製造工藝規範編製時，我們要從工藝規範編製內容中的「深度、指標、驗證」等幾個方面進行把握。

（a）深度：工藝規範不針對具體零件給定工藝流程、工藝參數、設備與工具、檢驗檢測方法等，而是從「人、機、料、法、環以及工藝流程」進行約束。

（b）指標：在滿足飛機產品製造需求的條件下，在工藝規範中提出最適宜的工藝指標要求。各製造商生產時針對具體零件結構可以重新定義，但不能低於工藝規範規定的工藝參數。

（c）驗證：在工藝規範編製過程中，對於需要進行驗證的工藝方法、工藝參數必須通過規定的工藝驗證程序進行工藝驗證。

（2）新工藝驗證程序：民用航空規章CCAR25部，第25.605製造方法的條款b）明確指出「飛機的每種新製造方法必須通過試驗大綱予以驗證」。在工藝規範體系的建立規劃中，首先要確定什麼是新製造方法（在行業中稱為新工藝）。一般來說，一個型號工藝規範體系的建立都選擇一個成熟的型號作為基礎，如C919大型客機就選擇了ARJ21-700。在成熟型號中未使用過的材料如在大飛機中使用則稱其為新材料，加工新材料使用的新製造方法視為新工藝；另外某項工藝國外航空製造業成熟應用並有成熟的工藝標準，國內航空製造業雖然從未使用，但是具備應用條件，同時大飛機研製工程設計選擇了這項工藝也視為新工藝 。

一個新工藝方法轉化為一項工藝規範，也應具備兩個基礎條件。一是新工藝按照質量管理體系規定的新工藝驗證程序（民機要符合適航管理規定）要求完成工藝驗證，並將工藝驗證的結果通過分析、優化、整理後達到能夠形成工藝規範的狀態，按照相關的要求進行工藝規範編製；二是這項新工藝是在大飛機研製中已經被工程設計選用的項目。滿足了這兩方面基礎條件，就可以形成新的工藝規範。新工藝驗證工作流程見圖5。

圖5 新工藝驗證工作流程

（3）工藝材料資料庫：工藝材料資料庫是工藝規範編製不可缺少的基礎信息。所謂工藝材料指按工藝規範製造和裝配飛機零件、部件過程中使用的消耗材料（如制孔用的潤滑脂，修復飛機蒙皮表面用到的研磨膏等等）。工藝材料管理與控制的理念來自中國與美國原麥道公司MD90的合作生產。早期企業使用的生產說明書對工藝材料管理與控制的力度不夠，工藝材料種類、規格牌號較多，使得管理繁雜，浪費的現象時有發生。在飛機生產過程中還存在不嚴格按照工藝規範的要求使用工藝材料，造成飛機產品報廢的工藝質量事故。

工藝材料的採購、使用、倉儲和管理與飛機產品質量息息相關。工藝材料資料庫中的每一項工藝材料都有一個唯一的標識代碼以及與工藝規範的對應關係，並配有滿足飛機產品製造需求的採購規範號和合格的供應商。生產過程中需增加新的工藝材料時，則應按照工藝材料管理流程提出申請並提供證據，證明選用其在使用過程中不會對飛機產品質量造成不良的影響。將工藝材料資料庫的管理按照飛機產品材料管理的方法進行分類管理與控制，制定了工藝材料管理制度、建立了工藝材料入廠復驗項目表，對一些可能影響飛機產品質量的工藝材料還需進行入廠復驗工作。目前航空製造業中的工藝材料資料庫管理已經比較成熟完善，工藝材料數據在工藝規範體系建立與應用中發揮了不可替代的作用。

採用「主製造商-供應商」管理模式，舉中國航空企業之力，聚全中國之智建立的工藝規範系列文件體系構架（見表1），其在技術層面上體現了先進性、科學性、適航性、可操作性、通用性和動態性等特徵。

(1)體系的先進性：工藝規範體系結構完整，零件加工方法覆蓋了國內外材料標準體系，部件裝配工藝體現數字化裝配技術特徵。能夠滿足大飛機製造工藝實施的需要，代表著國內先進航空製造業的工藝技術水平。

(2)體系的科學性：工藝規範體系中冷熱工藝技術協調、配套。每份工藝規範規定的章節、控制要素合理，工藝指標定位準確適用，工藝參數協調一致。

(3)體系的適航性：民用飛機工藝規範體系建立符合民用航空規章CCAR25部《運輸類飛機適航標準》，第25.605製造方法條款要求並獲得適航當局的批准；軍用飛機工藝規範體系建立參照適航要求制定控制程序，並獲得軍方用戶的批准。

(4)體系的可操作性：工藝規範規定的工藝路徑清晰，人員要求、環境設備等級、工藝指標、檢驗檢測方法明確，操作方法沒有二異性。

(5)體系的通用性：工藝規範體系中涉及的每項工藝技術不僅能在主製造商生產線上實施，而在各供應商生產線同樣可以應用。

(6)體系的動態性：工藝規範體系基於型號研製而建立，研製過程依據工程更改，結合航空製造技術的發展，將新的製造工藝技術納入其中，在應用過程中不斷持續修正和完善。

工藝規範系列文件是研製過程中確定工藝規範報批項目的技術依據。我們知道軍機和民機的研製目標有所不同，所以選用製造質量控制程序也不同。軍機研製必須符合一系列國軍標的要求，民機則要滿足適航法規要求。民用航空規章CCAR25部第25.605製造方法a）條款明確指出「飛機製造採用的製造方法必須能生產出一個始終完好的結構。如果某種製造工藝（如膠接，焊接或熱處理）需要嚴格控制才能達到此目的，則該工藝必須按照批准的工藝規範執行。」工藝規範系列文件編製目錄確定之後，主製造商與工程設計溝通達成共識要向用戶（軍機是軍方、民機是適航）提交工藝規範報批目錄。用戶要參與納入工藝規範報批項目中每一份工藝規範的編製、評審、發放。製造應用中工藝規範的修訂、更改都要經過用戶的批准，對於重大更改涉及工藝試驗項目的，用戶還要進行工藝試驗現場目擊。

工藝規範系列文件還是特種工藝鑒定工作的技術依據。行業內講的特種工藝是指「當生產和服務提供過程的輸出不能由後續的監視或測量加以驗證，使問題使用後或服務交付後才顯得」。各型號的主製造商要對這樣的工藝過程組織鑒定，發放工藝實施批准書。特種工藝鑒定以技術為主線，與生產現場檢查相結合，從產品的材料採購到產品交付，對其涉及的加工設備、生產環境、操作人員、測試技術等要素進行全面的評審和鑒定。對於沒有通過鑒定的特種工藝，不能應用到研製生產線中。大飛機研製工藝實踐證明，以工藝規範為技術依據開展的特種工藝鑒定工作是保證飛機產品質量的重要手段之一。

表1 大飛機工藝規範系列文件子系統構架

大飛機工藝規範體系建立與應用實例

1.按照適航標準建立大飛機工藝規範體系

我國首款自主研製的C919大型客機，經過七年的設計研發，首架機已在中國商飛公司總裝製造中心浦東基地總裝下線。這標誌著C919大型客機項目工程研製取得了階段性成果，同時也驗證了在「主製造商-供應商」研製模式下建立的大飛機工藝規範體系能夠滿足工程設計提出的大飛機結構件製造技術要求。

以新支線飛機ARJ21-700工藝規範體系為基礎平台，按照最新國際適航標準建立的C919大型客機工藝規範體系，從工藝規範體系建立初期策劃工作開始就確定了滿足適航要求的工藝規範編製流程。適航管理部門全程介入，並監控了工藝規範編製、評審、發放、應用、更改等各個環節，是我國首例按照最新國際適航標準建立大飛機工藝規範體系的成功案例。

C919大型客機工藝規範體系滿足零部件製造、總裝與試飛準備工藝實施的需求。與ARJ21-700工藝規範體系不同的是，該體系包含了用先進複合材料製造多種結構部件的工藝技術；包含了國內航空製造業首次選用第三代鋁鋰合金進行飛機零件製造需要的新工藝；還有大飛機整體壁板數控加工和噴丸成形、大部件自動化對接、數字化檢測與測量等優化工藝方案，體系中涉及先進位造技術均向世人展示了當今中國航空製造業的整體技術水平。

2.借鑒成熟經驗建立大飛機工藝規範體系

AG600大型水陸兩用救援機工藝規範體系的建立，在充分了解、調研、分析、論證C919大型客機工藝規範體系構架模式的基礎上，結合AG600型號研製技術需求，按照成形技術、切削技術、熱加工技術、表面處理技術、非金屬和複合材料製件製造技術、連接技術、裝配技術、檢測技術、標識技術等十大技術分類，建立了滿足AG600型號研製的工藝規範體系。與其它大飛機工藝規範體系構建相比，借鑒成熟經驗建立的AG600工藝規範體系，用時最短，應用最早，見效最快。

AG600飛機同樣是通過「主製造商-供應商」研製模式開展研製工作的。中航工業通飛作為主製造商負責總裝集成，中航工業內先進企業是供應商，研製出機頭、中機身機翼、後機身尾翼等部件。值得說明的是有部分民營企業作為I級或II級供應商也參與了AG600大飛機部件研製（如浙江西子航空承接機身部件上的部分金屬艙門研製）。AG600大飛機建立的工藝規範體系不僅在中航工業集團公司內得到應用，還在國內的部分民營企業中得到實施，體現了航空工業發展帶動國內其它行業技術發展的重要作用。

三型大飛機研製工作即將完成，投入使用在即。大飛機工藝規範還要在預投產、批產中繼續發揮其重要作用。儘管我們依託三型大飛機研製自主創新建立了自己的工藝規範體系，但是與國外先進航空製造業相比在掌握新材料、新結構關鍵製造技術上還存在一定的差距。歷史的經驗告訴我們，航空製造核心技術是花錢買不來，市場也換不來的。高性能的航空產品，在很大程度上依賴先進的航空材料及製造技術。我們在一個新型號研製初始階段，就應同步或提前開展該型號所需的關鍵材料、關鍵技術的研究，多型號新材料、新工藝科研攻關的過程，就是攻破、掌握核心技術的過程，也是航空產品製造技術體系提升的過程，把研製成果整理、提煉、固化後納入工藝規範體系中，在型號研製中不斷優化和完善，促進我國航空工業製造能力的提高和發展，使我國航空製造技術儘快趕上世界先進水平。