來源:空天防務觀察(ID:AerospaceWatch)
作者:中國航空工業發展研究中心 許佳
俄羅斯繼承了蘇聯遺留下來的航空工業生產基礎,在戰鬥機、轟炸機、運輸機、無人機和直升機的生產工藝和生產經驗方面都具備一定的優勢。面對新型航空產品問世對生產能力提出的挑戰,俄羅斯在生產設施、生產工藝改進,人才培養等方面採取了發展措施,使航空工業的生產能力得到顯著提升。
俄羅斯戰鬥機的生產能力主要集中在蘇霍伊和米格航空工業集團,經過多年的發展競爭,蘇霍伊集團的「蘇」系戰機逐漸佔據優勢,承擔俄第五代戰鬥機蘇-57的研製生產任務。
蘇-57的生產主要由蘇霍伊航空工業集團下屬的阿穆爾河畔共青城航空生產廠(簡稱阿穆爾-共青城航空廠)負責。該廠自蘇聯時期就開始承擔重要型號的生產任務,除蘇-57外,還負責生產蘇-27、蘇-30MKK、蘇-30MK2、蘇-35、別-103和SA-20P,參與生產多用途客貨兩用飛機蘇-80GP、支線客機SSJ-100。
1. 基礎設施
面對新的行業發展需求,阿穆爾-共青城航空廠在原有的生產能力基礎上,對生產設施、設備和工藝進行了大批量改進(並首次在航空產品生產中採用信息技術,成為俄該行業生產線數位化方面的革新鼻祖)。2017年年底,蘇-57進入批產前的最後試驗階段,該廠對此曾表示「工廠目前已為全面開展五代機批產工作做足了準備。」
阿穆爾共青城的生產設備較為全面,基本能夠滿足生產先進航空產品的工業技術需求,但新設備大多來自德國和瑞士等機械製造技術領先國家,也有部分為國產。這些先進設備使零部件的加工和製造一氣呵成,節約了以往的輔助加工時間,生產率和生產工藝都得到顯著提升。
表1 阿穆爾-共青城航空厂部分先進進口設備
德國Walter公司-大型五軸磨床
設有專用的程序管理系統和生產工序三維顯示系統,操作簡易,工人可同時操作4臺工具機進行大尺寸機翼壁板、框製造,殼體加工等
德國DeckelMaho大型工具機
螺旋、螺線切割
德國BROTJE公司-大型自動化鉚接設備
迴轉架尺寸3,6 х 14,0 米,用於機翼和機身壁板鉚接
瑞士AGIE CUT 慢走線切割工具機
任意硬度導電材料的複雜結構件加工
瑞士HAEUSLER公司-FKB壓彎衝模工具機
當加工的板材長度達到10000毫米,厚度達到6毫米時,夾模工序需要在FKB彎曲工具機上進行
法國«LOIRE»的FEKD 300/600
「桶形殼體」類型的零件加工,最大尺寸2850x3200x3,0毫米,加工材料為鋁合金板材
法國FOREST-LINE公司-VSTAR銑削加工中心
毛坯件加工、調整和固定
圖1 銑削加工中心Forest-LineVSTAR
生產設施方面,工廠在2016-2018年對9個生產線工區中的4個進行了改造升級。目前已完成新型自動化電鍍塗層車間生產線建設、鈦化學浸洗生產線建設、結構件新型清洗綜合設備、儲水和空氣清洗工區建設,同時對機械手設備進行了升級和改裝,在塗層保護加工設施方面也在考慮採用和引進一些創新技術。新車間的建設和使用降低了工廠的水電消耗,改善了生產經濟和環境指數,提高了勞動生產率和產品質量。改造後的新車間總面積約1.62萬平方米。
圖2 正在改造的車間
圖3 機身對接臺
2. 生產工藝
生產工藝是在具有良好的基礎設施、合理的人員結構基礎上,完成產品生產的重要條件。阿穆爾-共青城航空廠的工藝水平在設備改進和人員結構優化基礎上得到提升。工廠目前主要應用的生產工藝包括機械加工、模壓備料生產、鑄造、焊接、非金屬材質的生產、熱加工等。
在機械加工方面,工廠在近幾年引進的先進設備可以進行六軸磨削、球面磨削、車削和銑削二合一加工,能夠製造7000毫米×1600毫米×800毫米的鋁合金壁板,以及複雜結構殼體,如部件殼體、液壓作動缸等;滿足極端環境使用要求的技術設備鈦合金承力零件,如隔框和柱梁等;高強度鋼結構零件(包括不鏽鋼),如1500毫米×800毫米×40毫米尺寸,帶有1200個18毫米孔徑的用於熱處理泵的管狀熱處理配電盤;工具鋼生產的高強度高耐力零件;電腐蝕工藝製造複雜結構狀的機翼孔,最大尺寸1600毫米×700毫米;可使用最大直徑300毫米、長1800毫米的零件,以及6000毫米長、1500毫米厚的多材質坯件研磨至直徑最大22毫米和長度最大200毫米的緊固件。
金屬結構製造方面,工廠擁有完整的加工車間,車間加工區域長度約15米,可製造的最大結構件尺寸為4.0米×4.0 米;可製造16毫米厚、2000毫米寬的箍圈;焊接100毫米厚的黑色金屬;焊接5毫米厚的不鏽鋼;切割32毫米厚或3150毫米寬的板材。
模壓備料生產工藝方面,工廠構建了毛坯雷射切割工區,使用帶有專業的結構掃描器水力研磨工具機對不同材質的板材進行標準零部件外形切割。依靠先進的加工設備,還可生產最大6米的橫向和縱向蒙皮拉伸壓床;引進的瑞士7軸自動化板材軋輥工具機,可生產最大10米的柱形蒙皮;新西伯利亞科學中心提供銑削結構構型設備上可製造14米長壁板;對最長15米的鋁合金進行熱加工等。
部件組裝工藝方面,已淘汰傳統的組裝技術,採用可獨立進行零部件鉚釘結合完整工序的組裝設備,配有3.6米×14.0米自動化迴轉架尺寸,這些設備裝有自動化控制程序和顯示系統,操作簡易。還可完成機身和翼板鉚接、製造尺寸在3到7毫米的不同類型緊固件(鉚釘、螺栓等),並通過自動化設備進行裝配。機身組裝方面,工廠對機身對接臺的控制程序進行了調整,每段機身都有專門的平衡支架,在對接工序中,藉助組裝設備的雷射雷達系統和機動測量系統輔助完成機身對接。這些新工藝在俄羅斯支線客機的生產上也得到應用,並且為日後改型的生產提供了技術保障。
俄羅斯無人機生產能力主要集中在「俄羅斯技術國家集團」、「聯合飛機製造集團」大型國家集團中,此外還有「烏拉爾民用航空工廠」、「特種技術研究中心」、「芬克」等在中小型無人機、無線電產品等領域具有一定技術優勢的企業。就俄羅斯當前正在加快發展的軍用無人機項目情況和的工業基礎能力來看,俄的生產能力完全能夠滿足無人機產品的發展,但對先進無人機的設計和研製能力提出了較高要求。
1. 「雄鷹」飛機製造廠
聯合飛機製造集團中承擔無人機生產任務的企業主要是下格羅德「雄鷹」飛機製造廠,該製造廠於2016年4月29日併入米格飛機製造集團,是軍用教練戰鬥機米格-29UB、截擊機米格-31E、軍用教練機雅克-130、米格-21比斯和米格-29UB改進型飛機的生產廠,在軍用和民用飛機的研製、生產、試驗,米格系列飛機的改進、修理和延壽方面有豐富經驗。工廠目前的主要任務是米格-31和米格-29UB改裝,米格-29K/KUB、米格-29M/M2基礎部件生產,售後服務,以及即將開啟的米格-35批產。
雄鷹製造廠車間相對負責運輸機生產的烏裡揚諾夫-航星工廠等發展較快的製造廠來說比較陳舊,在俄航空工業領域處於中等水平。2015-2018年間,雄鷹製造廠正在根據2014年12月俄國防部授予的米格-31改裝合同進行米格-31截擊機的批量改裝工作。在此次批量升級工作中,戰機上所有的線路都要重新布設,難度和工作量都比較大,需要具有豐富經驗的工作人員在設施條件滿足基礎上,相互配合完成。為完成這一任務,雄鷹製造廠在2011年被列入俄國防工業基礎設施改造行列後,持續對生產設施和生產設備持續進行升級,對生產工藝進行了改進,這些設備大多為俄制產品。根據雄鷹製造廠2015年的數據,工廠2015年的勞動生產量已較2014年提升了2倍。
圖4工人正在對改裝版米格-31進行管線鋪設
米格-35的批產是雄鷹製造廠接下來非常重要的一項工作。米格-35在2017年的莫斯科航展上嶄露頭角,贏得了越南、印度、哈薩克斯坦等客戶的興趣。在2018年發布的《2018-2027年國家武器規劃》中,米格-35是採購機型之一,根據生產和交付要求,2018年1月即開始進行定型產品的組裝工作,2019年進入批產階段。這項極具前景的新型戰機生產任務將為雄鷹製造廠注入新的活力,有利於工廠後期的設施完善和設備改進。據雄鷹製造廠總設計師表示,目前雄鷹製造廠的設備和人員已足夠支撐工廠完成2025年前的所有生產任務。
圖5 米格-31改裝車間
圖6銑切工藝
圖7 工人正在進行鉚接
2. 「烏拉爾民用航空工廠」
「烏拉爾民用航空工廠」是與西姆諾夫設計局聯合完成前哨無人機項目的生產企業,是一家以開展航空發動機和直升機減速裝置為主的維修型企業。該企業是俄國防部籤約國防訂單的大戶。2017年國防訂單數額達到180億盧布,2018年有望提升10%。工廠的主要業務線包括:2013年開始批產奧地利輕型飛機鑽石DA40 NG(國防部預計採購35架);2015年工廠成為美國德事隆航空公司公司的官方供應商,為其組裝貝爾-407GXP直升機,計劃到2020年交付20架;生產捷克品牌的境內航線飛機L-410UVP-E20,到2019年計劃生產交付20架,其中18架為軍用;計劃為L-410開展俄羅斯VK-800S發動機批產工作,以及恢復俄制活塞發動機生產。
烏拉爾民用航空工廠於2012年獲得以色列「搜索者」MKⅡ無人機的生產資質,正式開始生產「前哨」無人機。前哨無人機是目前俄羅斯海軍裝備數量最多的無人機產品,2013年完成試飛,也參與了敘利亞作戰。2018年烏拉爾工廠表示,2019年俄國防部將接收一批新的前哨無人機,這些無人機將全部採用國產零部件和自研技術方案。此外,西姆諾夫和烏拉爾工廠還正在進行前哨-M攻擊版本無人機的試驗準備工作,將為該版本增加雷達、光電系統和制導航空炸彈。烏拉爾民用航空工廠的研究人員在俄羅斯新型無人機項目發展中發揮了不可替代的作用,基於俄未來無人機發展需求,俄羅斯或許會考慮在該廠基礎上成立無人機設計局。
圖波列夫公司下屬的喀山飛機製造廠承擔了俄羅斯目前最先進的轟炸機圖-160M2的生產任務,代表著俄最高的遠程轟炸機生產和製造能力。
喀山飛機製造廠承擔了包括圖-22、圖-22M、圖-104、圖-16、圖-95、圖-128、圖-124、圖-134和圖-154、圖-160等大量的型號生產任務,這使喀山飛機製造廠富有此類產品的生產經驗,生產活動的管理、組織和運行機制也逐漸趨於成熟。在俄羅斯航空發展戰略的指導和新型號生產任務的牽引下,喀山飛機製造廠加快了生產設備和相關工藝的改進,為俄未來可能的更先進的轟炸機型號生產任務做準備。
喀山飛機製造廠能夠完成全壽命周期的轟炸機生產任務,包括零部件的製造和生產、機身和部件組裝、成品試驗和檢測、售後維護等。喀山飛機製造廠當前的主要生產和維護任務是圖-214及其改型,圖-134、圖-154和圖-204/214的配套運行,圖-134和圖-154的工程改裝、大修,圖-204系列飛機的改裝,圖-160M2的批產前準備等。
在近20年中,喀山目前已基本替換了蘇聯時期的老舊設備,全面推廣應用了增材製造(3D列印)、電子束焊接、自動化管理系統等,大幅降低了生產成本。
1. 3D列印
2017年,喀山飛機製造廠投入使用了美國ExOne S-MAX 3D列印和鑄造生產綜合設備(該設備已在聯合飛機製造集團下屬廠所全面推廣)(圖 1),並在此基礎上成立了數位技術中心。ExOne S-MAX列印設備主要用於飛機和機械製造領域的鑄造坯件列印,可在沙土和樹脂中鋪層形成任意形狀鑄件(圖 2),鋪層厚度約0.28毫米,定位精準度為0.1毫米,ExOne S-MAX的ATOSⅢTRIPLESCANXL高精準雷射3D掃描儀裝配了可掃描大尺寸物體的AtoStritop系統,可快速獲得誤差不超過2微米的3D列印件,系統中的X光三維圖像系統還可對鑄件的內部結構、缺陷和非鑄造性破壞進行快速檢測和分析。該設備的使用可以為工廠縮短5~6倍的工期和成本。
圖1 喀山飛機製造廠3D列印設備
圖2 3D列印件
2. 電子束焊
考慮到焊縫尺寸和工作環境中的人為因素,一般的大尺寸航空元件需要使用電子束焊技術進行製造。為滿足未來生產任務中的先進技術需求,喀山飛機製造在近幾年對電子束焊設備和相關製造技術進行了全面升級,包括與全俄航空材料研究院、國家航空技術研究院、基輔電子焊接研究院聯合製造領域的相關專家研製出了電子束焊技術(該技術最初在莫斯科的製造廠得到應用,隨後在喀山航空製造廠等工廠得到推廣)。
基於電子束焊必要的真空環境,喀山航空製造廠對電子束焊中的真空設備也進行了升級。製造廠目前的強功率真空泵確保了1500立方米製造艙內的真空度能夠達到0.01333帕,在該環境下,機械手在自動化設置模式下進行部件焊接,並將焊接的部件裝載至真空退火箱內加熱至750度,為部件進行應力釋放。
喀山航空製造廠接下來的工作重點——圖-160M2轟炸機型號生產需要大量的鈦合金焊接件,為滿足生產需求,製造廠與全俄航空材料研究院、全俄輕合金研究院、電子機械公司,以及上薩爾達冶金工廠共同研製出了24米長的大尺寸鈦合金模壓「軌道」,改造出了新型的鈦合金電子束焊設備ILU24/16等。2017年春季,製造廠已開始使用新的鈦合金焊接設備進行製造,並為此復建了超大型鈦合金焊接技術生產工區。鈦合金電子束焊技術的進步,對於整機中鈦合金焊接材料佔比達到38%的圖-160轟炸機生產任務非常重要(例如圖-160M2的6噸重中翼橫梁),同時也為工廠未來開展更先進轟炸機型號生產任務做好了技術儲備。
圖3 真空烤箱UVN-45-180/8.5
圖4 喀山工廠電子束焊設備
俄羅斯軍用運輸機的生產任務主要集中在位於烏裡揚諾夫斯克的航星飛機製造廠。烏裡揚諾夫航星工廠是俄羅斯聯合飛機製造公司下屬企業,主要生產任務包括當前先進的軍用運輸機伊爾-76MD-90A,圖-204系列飛機的生產和售後維護,安-124運輸機及的改裝和維護,以及SSJ-100支線客機的系統裝配和艙內裝修。
90年代末期開始,航星工廠就積極申請國防預算,持續進行工廠現代化升級,其設備和工藝的現代化程度在俄工業領域位列前茅,成為很多軍民工業生產廠的標杆。
1. 生產車間和製造設備
航星工廠生產車間包括零部件生產製造車間、大型組件生產製造車間、組裝車間、塗裝車間等,其中,機身、機翼、尾翼生產廠房面積約150000平方米;組裝生產車間面積53250平方米(包括2條獨立的伊爾-76生產線、圖-204生產線、1條安-124-100組裝線);塗裝廠房長寬約96米,高36米,裝配了空氣淨化和溫度調節系統,塗裝設備主要採購於GRAGO、KREMLIN、WAGNER等公司的產品,這些設備可以進行洗滌、清潔、去除表面陳舊物質、塗裝新的環氧樹脂或聚氨酯的塗層。
圖5 航星工廠組裝車間
如圖7所示,工廠組裝車間根據完成情況不同依次排列,即將完成的飛機離車間大門最近,組裝完成的飛機將接受地面檢驗和飛行檢測。
航星工廠的這些車間中生產設備總數超過1000臺,擁有可儲存飛機零部件的自動化配套廠房。這些大型生產和製造設備包括:
——350臺大型冷模壓、彎曲、拉伸和擠壓設備;
——200臺DER片狀和管狀製造設備(圖 7),包括可使用10米長板材製造相關零件的特有設備;
——100臺TRIMIL的VE4525金屬加工工具機(圖 6),加工材料包括鋁合金、鋼、鈦合金和鎂,加工材質長度最大達到30米;
——200臺玻璃塑料、複合材料、碳塑材質材質加工工具機,包括熱壓罐設備,可加工26米長、直徑4米的板材;
——400臺機械加工工具機,例如用於機翼和機身壁板的GEMCOR公司的自動化鉚接設備。
圖6 TRIMIL的VE4525金屬加工工具機
圖7 DER片狀和管狀製造設備
2. 數位化生產
航星工廠可以完成全壽命周期的生產和維護任務,在當前的飛機製造生產的各個階段和工序中,航星工廠已完全擯棄傳統落後工藝,將數字生產技術最大化普及,同時採用了統一信息源,使航空產品的生產質量、經濟型指數得到大幅提升,生產周期得到有效縮減。值得一提的是,航星工廠數位化生產線的先進程度幾乎位列俄軍工工廠首位,例如在圖-204SM和伊爾-76MD-90A的生產中,已全面覆蓋全權數字模型生產技術。
根據航星工廠在2016年舉行的「俄羅斯和獨立國協國家航空IT論壇」上的發言,航星工廠擁有一套完整的數位化生產應用規劃。在數位化道理上,航星工廠將與其他5個設計局、5個組裝廠和7個配套廠同時聯合構建統一信息系統(圖 8),並根據現有技術方向,在不同類型飛行器的批生產中應用不同類型的數字生產技術和管理方法。
圖8 在伊爾-76MD地板部分的技術組裝過程中應用統一信息系統
航星工廠將在之後的生產過程中應用一套「生產技術建模」管理系統(圖 6)。這種管理系統可以在工具、設備、勞動量、工人數量、持續工作時間和生產面積6項可變參數基礎上,反映設計局、生產廠和不同配套廠生產系統的現狀,反映指定生產時間和生產資源基礎上的當前和可預見的生產系統情況。該系統的具體任務包括:形成生產進度表,反映生產線在執行生產任務時的實時狀態、關鍵參數,以及對執行過程進行3D審查;根據生產任務編制生產團隊和工作制度計劃;制定生產設備和工具採購計劃;生產消耗計算。
圖9 「生產技術建模」管理系統的應用
其他方面,如零部件製造飛機組裝和質量檢測等均在逐步提升設備現代化程度、工藝水平和管理效能:
——在零部件製造方面,工廠可製造各種合金、鎂和鐵質材料的鍛造件和模壓件;可製造板材、型材和管狀部件(冷模壓、材料彎曲、拉伸和擠壓),可加工的最長板材尺寸為10米;可對鋁、鋼、鈦合金和鎂等材質進行所有類型的機械加工,最長加工長度為30米;在熱壓罐設備中進行塑質產品加工,進行板狀塑料真空成型等;
——在飛機組裝中,航星工廠通過雷射技術保證組裝精準度,同時引進了現代化組裝架,方便組裝工作的檢測和循環;
——在飛機試驗方面,航星工廠採購了大量地面自動化檢測站,這些檢測站大部分都擁有無線電導航系統,可以自動收集所有的數據和信息,以進行參數校對,是傳統飛機試驗檢測手段的跨越式發展。
俄羅斯在蘇聯時期積累了豐富的直升機研製生產能力,在重型直升機、共軸直升機的研製方面處於世界領先地位,研製了目前全球在役的最大的重型直升機米-26,在此方面建立了的深厚的工業基礎。蘇聯解體後,俄羅斯對直升機產業進行了持續多年的整合,目前直升機的研製生產能力主要集中在俄羅斯直升機控股公司中(俄直公司)。
1. 總裝生產
羅斯託夫直升機公司是俄直在超重型直升機製造方面的關鍵企業,由1939年的一家蘇聯民營直升機製造商改組成立,1956年開始生產米裡設計局的直升機型號,包括米-6、米-10、米-24/35、米-26、米-28等,銷售市場包括30多個獨立國協國家、歐洲、亞洲、非洲和南美國家。目前該公司的主要生產任務是米-24/35、米-28和米-26系列直升機。
羅斯託夫直升機公司的總裝車間可進行機身內部所有部件的裝配(例如發動機、傳動軸、導航系統、武器的裝配)(圖1);直升機各部件和系統的裝配完成後的地面試驗檢測和調試;在工廠試飛站開展進行進一步的系統調試;以及生產最後階段的飛行試驗,檢驗所有系統在空中的工作能力。
羅斯託夫直升機公司的鍛造生產車間是從事直升機生產的主要部門,具有5噸衝壓錘,可進行大體積的有色金屬和黑金屬鍛造工作(在加工過程中金屬溫度達到1000-1100度)。電鍍車間可進行自動化陽極處理,主要對機械加工工序前的直升機鋁合金零件進行防腐處理(圖2)。部件裝配車間負責直升機機身部件裝配,俄直升機型號的大量工作在此車間完成(例如米-26直升機上有超過2萬個鉚接點)。
圖1 羅斯託夫直升機公司總裝車間
圖2 羅斯託夫電鍍設備
2. 部件製造
俄直公司主要的部件配套生產廠包括斯杜賓機械製造廠、彼爾姆減速器公司、烏蘭烏德航空工廠等。
斯杜賓機械製造廠成立於1948年,是俄羅斯航空部件製造的領軍企業,擁有從坯件加工到零件安裝的全套生產線,主要為米-6、米-8、米-10、米-26、圖-142、圖-95、卡-52,以及他們的改型直升機提供螺旋槳部件。製造廠擁有的專業化生產設備包括:
——具有現代化設備的加工車間(圖 3),能夠生產各種複雜外形的高精度零部件;
——具有製造設備、銑刀、測量和裝配工具(壓模、鑽模等)的專業化工具室;
——生產不同的橡膠、塑料和複合材料零件;
——冷衝壓和深拉伸零件製造工藝。
圖3 斯杜賓車間
「彼爾姆馬發動機—航空減速器和傳動軸」公司成立於1995年,是俄羅斯一家專門生產和維修直升機減速器和傳動軸的大型公司。彼爾姆減速器公司的產品主要應用於米-8、米-8MTV、米-17、米-26T、米-38、安薩特等直升機。為提高生產效率,公司不斷配置新型生產設備和節能試驗臺。2009年,俄直公司通過了在彼爾姆減速器公司基礎上,建立研製和生產直升機傳動部件和試驗平臺的專業化公司的決議。2011年,公司自行設計研製出可進行米-28N直升機減速器和尾部傳動軸的技術檢驗和壽命試驗臺(圖 4)。
圖4 減速器配套廠車間
烏蘭烏德航空工廠成立於1939年,2007年併入俄直。該廠是米-8/17、米-8AMTSH、米-171等直升機及其零部件的主要生產廠,同時也是俄羅斯高速直升機計劃的參與企業。工廠擁有完整的生產鏈和現代化的飛行試驗設施,具備複合材料配套產品製造能力。毛坯衝壓車間、機械加工車間和組裝車間是主要的3個大型車間(圖 5):
——毛坯車間生產材料以金屬、複合材料、塑料、有機玻璃等為主,生產產品包括蒙皮、附板、夾片等部件和零件;
——機械加工車間以中型和大型綜合性工具機為主,能夠生產從螺栓到直升機機身格框、輪轂等不同尺寸的部件。
隨著俄羅斯對航空武器裝備發展重視程度的提高,工廠生產設施和設備的現代化程度也得到改善。2013年,工廠搬移至具有國產新型專業化生產設備的新廠區。2016年,工廠增添了包括DMU 65和СТХ gamma 1250 ТС銑床在內的200臺新型設備。
圖5 烏蘭烏德生產廠車間
3. 製造工藝
俄直公司在生產工藝上不斷進步,其下屬多家製造企業都在不斷提升生產工藝水平,積極引入先進加工技術,通過自動化技術實現高質量的纏繞法槳葉生產等。本文在表 2中匯總了部分俄直公司當前應用的主流製造工藝。
表2 俄直公司部分製造工藝應用
序號
生產工藝
應用企業
應用效果
1
橡皮液壓成型法金屬加工
喀山直升機公司
零件高重複率
在一個擠壓周期公差範圍內的零件製造
替代手工研磨,工作量降低到原有的40%
2
金屬拉伸成型
羅斯託夫直升機公司
雙曲率變彎度零件成型
保障較低的殘餘應力
保障較低的殘餘應力
3
磨料水射流切削
「進步」航空公司/斯杜賓機械製造公司
材料切削厚度達到300mm
定位精度+0.05mm/1000mm
可加工鋼,鋁、鈦和鎂合金
4
在3D列印設備「FORTUS 900MC」上模型製備和成形
「進步」航空公司
根據數字模型直接製備零件
分層製造可以獲得複雜幾何外形的零件
製備精度達到0.127mm
砂模自動進給和精確樹酯劑量的系統
澆注前快速製備模型和型芯
5
在3D列印設備「S-MAX」上模型製備和成形
「進步」航空公司/羅斯託夫直升機公司
根據數字模型直接製備零件
6
自動化生產線
喀山直升機公司
提高產品生產質量
毛坯重新裝配的數量減少到1-2個
減少對高度熟練的生產工人的需求
零件加工工作量減少到40%
7
大尺寸樣件加工
「進步」航空公司/羅斯託夫直升機公司
採用高速加工設備
高精度製造零件,無需後續精加工
零件加工工作量減少到40%
8
大型減速器殼體加工
彼爾姆減速器公司
工具磨損的測量和校準
採用綜合的測量系統和校準方法
臺面尺寸1250*2000mm,能夠加工大型零件
生產工作量減少到30-40%,
9
金屬零件的化學熱處理加工
彼爾姆減速器公司
零件表面硬化的自動化過程
穩定的高品質零件表面
硬度在59-62HRC的均勻層
採用滲碳後直接淬火方式
10
齒輪切削
彼爾姆減速器公司
齒輪加工時較高的重複性
與傳統工藝相比,質量提高到2-3倍
加工工作量減少到30%
11
纏繞法槳葉生產
羅斯託夫直升機公司
通過自動化過程實現高質量製造
形成均勻拉伸(7-50N)
12
織物浸潤(預浸件製備)
庫梅爾套航空製造廠
高品質預浸件製備
預浸件拉平裝置
織物拉力檢測
高效的輻射烘乾系統
13
電鍍生產
羅斯託夫直升機公司
自動檢測工藝參數
空中噴射的純度達到99.5%
汙水量減少二分之一以上
俄羅斯的生產能力早在蘇聯時期就得到過驗證,進入新時代後,俄羅斯的生產能力開始面臨一些挑戰,為適應世界先進發展趨勢,俄羅斯加大了對航空工業的生產能力的調整和改革力度,其中數位化生產、工藝改進、人才培養和技術儲備是主推的發展措施。
1. 推進數位化生產
數位化已經成為全球生產企業高度重視和積極引進推廣的先進生產技術,在提高生產率、降低生產成本、提升生產質量方面幾乎能起到顛覆性的作用。《俄聯邦2030年航空工業發展戰略》草案中指出,俄羅斯當前航空工業企業在使用先進數位技術方面與世界領先企業差距很大,僅在SSJ-100的開發過程中引入了虛擬設計工具,建立了數字格式的技術文檔,在其他型號的設計、製造和生產中,數位化程度仍不夠高。該戰略同時分析了俄航空工業面臨的首要問題,明確提出了要在航空工業產品的開發、生產和使用中積極推廣和採用先進數位技術,包括:建立綜合的軟硬體平臺,將生產準備系統(CAD、CAM、CAE、PDM)、生產管理系統(MES和ERP)和資金管理系統(EAM)的功能都集合在其中,同時確保較高的技術信息安全標準。具體措施包括:制定數字空間內航空工業企業統一的工作標準、規則和規程、為航空工業企業和機構創建統一的信息基礎設施、按統一格式對現有技術文件進行編號、建立可對運行中的設備和飛機狀態數據進行收集、處理、儲存和向用戶提供的系統、培養航空工業人員在數位技術領域的能力。
2. 改進生產設備和工藝
俄羅斯航空生產企業仍面臨設備不夠先進等問題。除承擔大運生產的烏裡揚諾夫斯克航星工廠外,其他工廠生產設備的先進程度均不盡人意。為改善這一局面,俄羅斯近些年正在大力推動航空工業基礎設施現代化,包括為運行的工廠、在建的工業體系、工業園區和技術園區、工業集群等提供國家支持。聯邦預算是國家支持的主要方式,在俄羅斯航空工業戰略文件中同樣對該預算的申請和提供做詳細規定。除依靠國家扶持外,各航空企業還會與地區政府開展聯合項目,吸引投資和分享利潤,圖波列夫公司與地區的工廠改造聯合計劃就是一項典型案例。
生產工藝是生產設施改善後亟需重視的一個方向,目前各航空企業在該方向的主要做法是與科研機構和高校成立聯合研發中心,廣泛吸引高素質人才,針對工廠的需求開展提升工藝水平的研究項目。這類研發中心的資金一般來自航空企業和國家津貼,高校出資較少。
3. 培養和儲備人才
俄羅斯人才培養體系非常全面,在《俄聯邦2030年航空工業發展戰略》草案中,規劃了現代化的專業人才培養體系,包括:形成未來能力模型,並在專業高校和中等職業教育機構的教育計劃中應用;高校和航空工業企業以網絡形式開展合作,以創建新的教育計劃和標準;實現行業教育機構的教學實驗室、研究、實驗和生產基地的現代化;組織到航空裝備與配件生產企業和領頭科研組織中進修和實習;與外國公司在航空和工具機製造領域開展合作,組織課程培訓和經驗交流。
頂層戰略的指引對行業人才的儲備起到了關鍵導向作用。各航空企業在人才發展方面的實踐力度非常高,在各企業的發展規劃等文件裡,人才已成為不少缺少的一部分。俄羅斯教育體系發達,到目前為止已形成了培養航空工業所需專業和方向人才的職業教育體系,包括莫斯科航空學院(國家研究型大學)、莫斯科物理技術學院(國立大學)、鮑曼莫斯科國立技術大學(國家研究型大學)中大型高等教育機構等。這些高校與航空企業均保持緊密聯繫,除成立聯合研發中心、實驗室外,還為航空企業的開發、製造和生產方面的人力資源儲備做好基礎。
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