波音工厂“梦想飞机”之虚拟制造

时间:2019-11-20 15:05       来源: 泰北新闻站

  在位于美国西雅图北郊的波音制造工厂里,一场史无前例的庆典正在隆重举行。这就是波音公司的划时代产品787梦想飞机的下线仪式。就如同10年前的波音777飞机一样,787所引起的期待和兴奋早已超出了波音制造工厂。尽管它在2008年年中才有可能制造完成,但全球37家客户已经下了461架飞机的定单。其中,中国订购的60架787中有12架将在北京奥运会开幕前交付使用。

  大飞机用虚拟制造

  787梦想飞机的设计工作早已完成,年底前即可开始组装生产。当人们看到787飞机时,也许会说:它不过是又一架飞机而已。但实际上,它绝不仅仅那么简单。科罗拉多州的航空业分析家迈克尔博伊德认为,787飞机能够载入史册得益于前沿科技的应用,而虚拟设计技术就是其中的代表。

Boeing Virtual manufacturing

  在787梦想飞机的下线仪式上,并没有出现真正的飞机。这是一场虚拟的下线仪式,它以虚拟的方式标志着787的成功研制。我们的设计师和工程师们已经在电脑屏幕上创造出飞机模型,并解决了电脑设计程序的所有漏洞。波音公司的设计工程师西蒙库克(SimonCook)说:即使没有真正的机翼和轮子我们也可以完成制造过程。

  波音787下线仪式上所展示的并不是实际存在的机器部件,而这恰恰是虚拟设计软件的神奇之处西蒙库克说:它可以在我们实际制造机器之前就完成对整个飞机的生产。也就是说,当我们生产成品之前,我们就一直在制造它了。

  波音公司过去就曾用动画的方式设计过飞机结构,但直到工人在工厂中生产出部件,并把它们组装到一起时,才发现许多令人烦恼的问题:要么是部件大小不合适,要么是维修工没有足够的空间完成安装。到了全部部件制造出来的时候才发现问题,对我们来说已经太晚了。我们不得不进行大规模的返工,生产速度也因此而迟滞,这严重影响了交付客户使用的承诺日期。

  波音787飞机的首席工程师汤姆科根(TomCogan)表示,新一代3D动画技术的出现彻底改变了现实。这是所有技术的集大成者,它和我们以往所做的有着根本不同。科根说,想想我们以往的做法,那的确太陈旧了。

  法国DassaultSystemes(达索)公司制作的3D模型让科根属下的工程师们在全部部件生产出来之前,就能准确地看到它们对于787飞机是否合适,以及有没有足够的空间让工人们进行安装。例如,工程师们发现了计划中的货舱门并不适合于组装,他们还看到电子仪器架也存在相同的问题。否则,波音公司将要付出很高昂的代价。因为如果事先不知道要做调整,公司不仅要重新设计仪器架,而且要重新调整架子周围的结构,或者重新设计组装工具。这些工作的成本是非常高的,光是修理部件也许就得花上一星期。

  3D仿真技术代表着未来的制造趋势,而且这不仅仅限于飞机制造业。达索公司CEO伯纳德查尔斯说:想想你每天接触到的电话、汽车、咖啡机不管是什么东西,如今的制造业都已经变得越来越虚拟化了,这是一场革命。对影像技术的发展而言,3D仿真的确是一个前景广阔、充满活力的平台。

Boeing Virtual manufacturing

  新材料和减重设计

  787梦想飞机的机舱入口不再是拥挤的狭小过道,而是一间20平方米左右、装修豪华的客厅。一进机舱门,头顶即是一个高高的穹形天棚,散发出淡淡的蓝色光辉。而全机的舱顶采用整体弧形设计,整个机舱被营造出头顶即是天空的奇妙感觉。平视看去,左手是一个酒吧台,人们可以从座位上站起来走动、饮酒读报或说笑聊天,不必一坐下去就无处再活动腰身和腿脚;左手则为公务舱,六排银色外壳内包着沙发式活动座椅,看上去明快而舒适。

  迈克尔博伊德说,自从1955年第一架波音707飞机面世以来,技术突破是一点一滴积累而成的,而所有这一切努力都是为了推动航空运输业的发展。随着航线上飞机的逐渐老化,业内分析家认为,在未来的20年里,航空市场对新飞机的需求量将接近20000架。

  由于在机身和机翼采用了最新型的碳纤维复合材料,787梦想飞机的舷窗比现在的飞机大1倍以上,机内所有人都能看到窗外;整个飞机只用了20%的铝材,总面积50%以上改用复合材料,它比钢还坚固耐久,却比铝更轻盈;这种材料不会腐蚀,而且与现在通常用于飞机制造的铝金属相比更不易报废;因此,787飞机的航行维修费用就会下降,客票价格也将随之降低。

  787比以往的飞机使旅客更加舒服。坚固的机身保证了飞机可以安装更多的窗户,机舱内也得以保持更高、更舒适的气压。飞行结束后,旅客们会带着完美的感觉走下飞机。波音公司的职员说。

  尽管如此,针对787仍然存在许多质疑的声音。早先曾有人估计,787飞机会超重5000磅。它像人们说的那样是一种又轻又快的飞机吗?或者说当它下线时是否比标准重量多了30吨?当然,如果制造者们能够尽可能地减小机身重量误差,那没有问题;但是如果它明显地超重,就会极大破坏平衡。迈克尔博伊德说。

  据787飞机项目主管迈克拜尔(MikeBair)介绍,飞机上的座椅轨道将座位固定在机舱地板上。我们有非常棒的设计,可以减少几百磅的重量。他说,飞机上有许多地方都经过设计而减轻了重量。

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