Технологические характеристики современного самолёта технологичность планера самолета и технология его сборки в значительной степени зависят от решения ряда коренных вопросов его конструктивного оформления

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННОГО САМОЛЁТА Технологичность планера самолета и технология его сборки в значительной степени зависят от решения ряда коренных вопросов его конструктивного оформления. К таким вопросам относятся форма внешних обводов и общая компоновка агрегатов самолета, степень конструктивно-технологического членения планера и его агрегатов, расположение силового набора, расположение и оформление конструктивно-эксплуатационных разъемов. Внешние обводы самолёта. Технологичность самолетов в значительной степени определяется рациональным выбором аэродинамических обводов, к которым предъявляются следующие основные требования [2]: а) Простота аэродинамических форм агрегатов планера и всех входящих в конструкцию планера элементов. б) Максимальное применение поверхностей одинарной кривизны, т. е. поверхностей с прямолинейными образующими, которые обеспечивают простоту, точность и оперативность выполнения геометрических расчетов (в том числе расчетов данных о контурах и поверхностях при подготовке управляющих программ для оборудования с ЧПУ при автоматизированном изготовлении плазов и обвободообразующей оснастки), высокую точность и простоту увязки конструкции агрегатов. В случае линейчатой поверхности, заданной двумя ее плоскими сечениями, контуры всех промежуточных сечений могут быть определены простейшим расчетом или графическим построением на одной проекции. Применение линейчатых поверхностей дает следующие преимущества: предельно упрощаются обработка и контроль рабочих контуров и поверхностей плоской и объемной рабочей и контрольно-эталонной технологической оснастки. Обработка сводится к обеспечению прямолинейности образующих между двумя базовыми сечениями. Для этого требуются более простые станки с ЧПУ (по числу программно-управляемых координат); устраняется необходимость изготовления шаблонов продольного набора сечений агрегата, что сокращает количество и трудоемкость изготовления оснастки. в) Обеспечение высокой преемственности аэродинамических форм агрегатов планера для новых модификаций самолета. Это позволяет значительно сократить количество и трудоемкость изготовления плазов и обводообразующей оснастки и, кроме того, вторично использовать ранее изготовленную оснастку. Конструктивно-технологическое членение самолёта. Под конструктивно-технологическим членением понимается разделение самолета конструктивными, эксплуатационными и технологическими разъемами и стыками на агрегаты, отсеки, секции, узлы и детали. В качестве примера на 107 рисунке 8.1 представлена схема конструктивно-технологического членения на узлы и агрегаты самолёта МИГ-25, а на рисунке 8.2 приведена схема конструктивно-технологического членения отъёмной части крыла самолёта на узлы, панели и детали [2], [3]. Рисунок 8.1 – Конструктивно-техноло Рисунок 8.1 – Конструктивно-технологическое членение самолета МИГ-2

Рисунок 8.2 – Конструктивное членение отъемной части крыла: А1 – кессон; А2 – носовая секция; А3 – хвостовая секция; А4 – законцовка; a1 a2 – верхняя и нижняя панели; а3, а4 – лонжероны; а5... а11 – нервюры кессона; а12 – обшивка носка; а13 ... a19 – носики нервюр; а20, а21 – обшивки хвостовой секции; а22 ... а28 – хвостовики нервюр; а29 – законцовка Деталью называется элементарная часть изделия, изготовленная из целого куска материала. Деталь является первичным элементом сборки. 108 Узлом называется несколько соединенных между собой деталей каркаса: сборные лонжероны, шпангоуты, нервюры и т. д. Панель представляет собой соединение нескольких деталей каркаса с обшивкой. Агрегат является законченной в конструктивном и технологическом отношениях частью планера, состоящей из панелей, узлов и деталей. Агрегаты – это крыло, фюзеляж, элерон, стабилизатор и т. д. Отсек является частью агрегата. Разъем – соединение, позволяющее производить некоторые перемещения или полное отсоединение одного агрегата (узла) от другого без повреждения основных и крепежных элементов конструкции. Стык – любое неразъемное соединение, не позволяющее отсоединить один узел (секцию, отсек) от другого без повреждения основных и крепежных элементов конструкции. Конструктивными называются разъемы и стыки, обусловленные различием в функциональном назначении отдельных элементов планера или особенностями их конструкции. Эксплуатационными называются разъемы, определяемые требованиями эксплуатации – транспортировки, замены отдельных частей планера, двигателя, оборудования и т. п. Технологическими называются разъемы и стыки, определяемые требованиями независимого и параллельного изготовления отдельных частей самолета. Применение конструктивных, эксплуатационных или технологических разъемов и стыков определяется тем, какие требования при членении приняты за основные. Возможно совмещение конструктивных, эксплуатационных и технологических разъемов и стыков, что способствует уменьшению массы конструкции за счет сокращения их общего числа. При членении учитывают также требования, обусловленные необходимостью улучшения летно-тактических характеристик самолета и общими тенденциями развития авиационной техники. Например, увеличение монолитности конструкции деталей и сборочных единиц, создание «интегральных» конструкций агрегатов без эксплуатационных разъемов приводит к уменьшению числа стыков и деталей крепления. При этом улучшаются массовые характеристики самолета. Большая монолитность конструкции, также как и мелкое членение, могут быть при определенных условиях неэффективными с точки зрения технологических, экономических или организационных требований. Оптимальное членение конструкции должно определяться на основе технико-экономических расчетов с учетом конкретных условий производства. Технологические разъемы и стыки, расчленяют агрегаты на более мелкие сборочные единицы – отсеки, секции и узлы [3]. От характера членения зависит выбор конструкции деталей, методов и средств их сборки, способов соединения деталей и узлов, схемы герметизации топливных и воздушных отсеков, а в случае сварной конструкции – порядок сварки замыкающих швов. 109 Членение агрегатов на отсеки, секции и узлы – важнейшее технологическое требование к конструкции. Расчлененная конструкция обеспечивает: а) расширение фронта работ при проектировании технологических процессов и средств оснащения, что сокращает сроки и трудоемкость подготовки производства; б) комплексную механизацию и автоматизацию процессов выполнения соединений, что приводит к повышению их качества, росту производительности труда и улучшению условий труда; в) наилучшие условия для контроля качества основной массы соединений; г) расширение фронта работ путем организации параллельной сборки отсеков, секций и узлов, что сокращает цикл сборочных работ; д) транспортировку и ремонт агрегатов и отсеков. При решении вопросов членения агрегатов учитываются возможность применения прогрессивных методов сборки, характеристики технологического оборудования, наличие и удобство подходов для выполнения сборочного процесса, программа выпуска изделия. Технологическое членение фюзеляжа без конструктивно-технологических разъемов на отсеки определяется назначением отдельных частей фюзеляжа с учетом постоянства закона формообразования поверхности в пределах одного отсека, а также требованиями качественной и нетрудоемкой стыковки крыла и оперения с фюзеляжем. Для обеспечения стыковки крыла и фюзеляжа необходимо предусмотреть два технологических стыка, расчленяющих фюзеляж на носовую часть (Ф1), центроплан (ЦП) и хвостовую (Ф2) часть. Необходимость дополнительного членения фюзеляжа на отсеки определяется его конструкцией и принятой организацией производства, учитывающей программу выпуска изделия. Членение отсеков фюзеляжа на секции определяется габаритными размерами листов обшивки, характеристиками оборудования для выполнения соединений и принятой схемой сборки отсеков. Членение сварных агрегатов должно обеспечивать свободные подходы к месту сварки, позволяющие автоматизировать и механизировать трудоемкие работы под подготовке кромок и поверхностей, а также процесс сварки. Под панелированием понимается технологическое членение агрегатов, отсеков и секций на сборные или монолитные панели [3]. Сборные панели состоят из обшивки и силовых элементов каркаса. Монолитные панели представляют собой монолитные детали – литые, прессованные, катаные, локально-штампованные и др. При разработке схемы панелирования агрегатов необходимо учитывать сортамент листов, прессованных панелей и катаных плит (длину и ширину), поставляемых промышленностью; характеристики металлорежущего и заготовительно-штамповочного оборудования (фрезерного, гибочного, обтяжного 110 и др.); характеристики оборудования для выполнения клепаных и сварных соединений (сверлильно-зенковальных установок, прессов, сверлильно-клепальных автоматов, сварочных машин и автоматов и др.). Определение габаритных размеров панелей – первая задача при выборе схемы панелирования. Второй задачей является определение состава элементов внутреннего силового набора, вынесенного на обшивку. Для агрегатов, имеющих сборные панели, может быть несколько вариантов решения этой задачи (рисунок 8.3.). В случае членения агрегатов на панели, включающие только обшивку и стрингеры, существенно ухудшаются условия механизации процессов соединения панелей со шпангоутами и нервюрами при сборке агрегата. Эффективность варианта панелирования, при котором панели содержат большое число поясов силовых шпангоутов или нервюр, снижается из-за трудоемкой стыковки этих элементов при сборке агрегата. Наилучшие технико-экономические показатели во многих случаях обеспечиваются при членении агрегатов на панели, включающие обшивку, стрингеры, части не силовых шпангоутов или нервюр
Рисунок 8.3 – Варианты панелирования фюзеляжа: а – панели из обшивки и стрингеров; б – панели из обшивки, стрингеров и частей шпангоутов; в – панели из обшивки, стрингеров и половинок шпангоутов; г – типовые панели фюзеляжа Выбор оптимальной схемы панелирования в каждом конкретном случае должен производиться путем комплексного расчета основных технико-экономических показателей производства (уровня механизации, трудоемкости, затрат на оснастку) по каждому варианту