解讀2015年航空制造業(yè)的大事件

寂靜天花板

無人機研制生產
無人機發(fā)展的初期是為了純粹的軍事用途，上世紀 80 年代，民用無人機開始嘗試應用，主要用于噴灑農藥、森林防火、地震災害評估等領域。近10年來，隨著無人機移動終端的興起，芯片、電池、慣性傳感器、通信芯片等產業(yè)鏈迅速成熟、成本下降，使智能化進程得以迅速向更加小型化、低功耗的設備邁進。如果說硬件成本下降解決了無人機“身體”的問題，那么飛控系統(tǒng)開源化的趨勢無疑是解決了無人機“大腦”的問題，從此無人機不再是軍用和科研機構的專利，全世界的商業(yè)企業(yè)和發(fā)燒友都加入了無人機系統(tǒng)設計的大潮中，引爆了民用和消費無人機，帶來了大眾消費級無人機市場的興起。
根據美國消費電子協(xié)會預測，2015年全球民用無人機銷量將達到40萬架，銷售額達到1.3億美元。目前，我國約有170多家單位在生產無人機，未來整個無人機市場的規(guī)模將超過千億元，無人機產業(yè)蓬勃發(fā)展，未來飛入千家萬戶，已經是不爭的事實。
工業(yè)機器人應用
機器人產業(yè)已成為如今最熱門的話題之一。習近平總書記曾形容機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造和應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志。工業(yè)機器人自上世紀60年代興起，目前占全球機器人市場總額的80%，主要服務于集成組裝。數據顯示，我國既是最大的工業(yè)機器人生產國，也是最大的工業(yè)機器人需求國。但目前我國機器人應用量仍遠遠低于發(fā)達國家，機器換人還有著巨大的潛力。
12月發(fā)布的《〈中國制造2025〉重點領域技術路線圖（2015版）》，明確將工業(yè)機器人作為重點發(fā)展對象之一，要求圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業(yè)機器人，積極研發(fā)新產品，促進機器人標準化、模塊化發(fā)展，擴大市場應用。目前，中國科學院沈陽自動化研究所研制的工業(yè)機器人和AGV自動導引車、求援與反恐移動機器人、五自由度高壓水切割機器人、激光加工機器人等多項成果，在實際應用中發(fā)揮了不可替代的作用，創(chuàng)造了我國機器人事業(yè)的多項第一；哈爾濱工業(yè)大學的機器人技術不僅在各地被采用，而且在航天領域取得突出應用成果；中廣核公司研制的多項核電站機器人也在核電建設中被成功應用。沈陽新松機器人自動化股份有限公司作為國內機器人自動化領域的龍頭企業(yè)，全球排名前三，具備了一定的國際競爭力，潔凈（真空）機器人多次打破國外技術壟斷與封鎖，大量替代進口。新型直升機發(fā)動機與動力傳輸系統(tǒng)無軸承旋翼是第四代直升機的重要標志之一，該技術大幅度簡化了直升機旋翼連接部分的結構，采用復合材料取代了傳統(tǒng)旋翼上的軸承部件，具有操縱功效高、敏捷性好、可靠性高、維護簡單等優(yōu)點，是旋翼技術的主要發(fā)展方向之一，國際上許多先進直升機都采用了無軸承旋翼構型。
6月，安裝無軸承旋翼的直11型驗證機懸停飛行取得成功，標志著中航工業(yè)直升機所完成了國家863課題規(guī)定的裝機考核，無軸承旋翼研發(fā)獲階段性突破。
綠色航空制造技術
綠色航空旨在滿足人類對綠色出行、生態(tài)發(fā)展的需求，運用新能源、新技術，減少排放、提高效率，符合創(chuàng)意經濟以人為本的理念。航空工業(yè)不僅產品附加值高，單位產值的能耗和排放也遠低于其他制造業(yè)，是先天的綠色產品，還可以通過顯著的帶動作用和輻射效應，有效促進相關產業(yè)結構升級，降低整個國民經濟體系的能耗和污染水平。
中航工業(yè)秉承“綠色發(fā)展、和諧發(fā)展”的理念，以節(jié)約資源和提高資源利用率為核心，構建綠色發(fā)展和環(huán)保節(jié)能的長效機制。中航工業(yè)建投“互聯(lián)網+能源管理”商業(yè)模式于互聯(lián)網（云計算、大數據、物聯(lián)網）等信息化技術，構建線上能源管理系統(tǒng)，在此基礎上建立區(qū)域性維護運營體系，提供專業(yè)化的能源管理服務，不僅緊跟國家產業(yè)政策，把握時代脈搏，更從實操層面為助力國家節(jié)能減排事業(yè)、服務航空產業(yè)綠色發(fā)展、加快實施工業(yè)革命4.0提供了有效支撐。
超材料隱身技術
超材料是一類由亞波長結構單元作為基本單元構成的具有自然材料不具備的超材料物理特性的人工復合結構或材料，在長波長條件下，具有等效介電常數和等效磁導率，電磁參數依賴于其基本構成單元的諧振特性。隱身技術是現(xiàn)代軍事中具有巨大戰(zhàn)術價值和戰(zhàn)略威懾作用的一項技術。近幾年來，超材料在隱身領域的研究也受到了廣泛的關注，利用超材料不同的物理性質可以實現(xiàn)不同物理機制的隱身。
為了打破歐美對超材料技術標準的壟斷，4月，全國電磁超材料技術及制品標準化技術委員會審查和報批了國家標準《電磁超材料術語》。這意味著，我國在全球率先制定出超材料領域的國家標準，將對我國在超材料技術的研究和標準轉化起到重要作用。有調研公司預測，超材料全球市場規(guī)模在2010~2020年間將以高達41%的年復合增長率發(fā)展。可以預計，隨著全球“工業(yè)4.0”進程持續(xù)深化、“智能+”應用領域不斷擴大，一個可帶動諸如高速列車、新型地面行進裝備、航空航天、國防科技、地面智能機器人等領域的千億規(guī)模的超材料產業(yè)集群正在崛起。
航空發(fā)動機總裝測試
航空發(fā)動機總裝是按一定程序和技術要求裝配成完整的、技術性能良好的發(fā)動機總成的過程，其裝配質量對大修后性能的影響很大。發(fā)動機裝配完整后，需進行磨合和試驗，用以改善摩擦副、擴大實際接觸面積，增強承載能力，改善各系統(tǒng)運行的協(xié)調性，防止非正常磨損延長發(fā)動機的使用壽命。磨合后，還需要進行拆檢，修正誤差，以及進行性能測試，以確保大修后發(fā)動機性能達到標準。
11月2日C919總裝下線引起國人關注，機身最為關鍵的發(fā)動機也成為了焦點。定于明年首飛的C919初期將配備美法合資企業(yè)CFM國際公司研發(fā)的LEAP發(fā)動機，但其最終目標是裝入國產發(fā)動機。因此，提高我國航空發(fā)動機總裝測試技術水平，也隨之提上日程。
特種飛行器設計制造
特種飛行器是相對于普通飛行器而言的，它包含水上飛機、地效飛機、浮空飛艇，等等。近年來，各國在特種飛行器設計與制造方面的需求不斷加大，大眾對特種飛行器的認知程度也在逐年提高。與此同時，航空運動也逐漸普及。航空運動裝備包括輕型飛機、超輕型飛機、滑翔機、直升機、動力懸掛滑翔 機、動力三角翼、熱氣球、降落傘、牽引傘、動力傘、滑翔傘、航空模型等，如今，利用航空器在空中進行的體育運動已經逐漸被大眾消費市場所接受。
12月，我國自主研發(fā)的平流層飛艇“圓夢號”進行了首次試飛。平流層飛艇也被稱作臨近空間飛艇，這種飛艇飛行高度約為2萬米左右，可攜帶大量探測通訊設備，平流層氣象條件相對穩(wěn)定，利于飛行器長時間航行。由于這種飛艇飛行高度低于衛(wèi)星，且不需要軌道，因此可以長期監(jiān)控廣闊陸地的交通與火災等，還能進行通信中繼服務，用途極多，是未來城市信息化生活與管理的有效助手。此外，這種飛艇軍用價值也極高，一艘飛艇即可監(jiān)控大片陸地與海洋，能不間斷的探測對方軍事調動、船舶航行。航空脈動總裝生產線
總裝脈動生產線徹底改變了“人力密集型”的傳統(tǒng)飛機裝配模式，通過借鑒汽車工業(yè)的高效流水線作業(yè)方式，使飛機以固有的節(jié)拍移動，操作人員則在固定區(qū)域進行裝配作業(yè)。脈動生產線充分展現(xiàn)了技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的高度結合，為飛機裝配建立了一種全新的生產模式，帶動了飛機生產過程的管理創(chuàng)新。
中航工業(yè)在中國建立了第一條飛機整體裝配脈動式生產線——“飛豹”飛機生產線，目前，中國的殲轟7和“獵鷹”高教機等軍民用飛機已經全面采用了這種新生產模式，大大提高了生產效率。
數值計算與模擬設計
隨著飛機設計技術的不斷發(fā)展，利用數值計算與模擬設計等方法，進行飛機總體結構布局、氣動外形的設計，搭建模擬飛機各系統(tǒng)預定功能的物理平臺，用以計算飛機使用可靠性、成本和壽命等主要因素，以此改進飛機各部件（機翼、尾翼、舵面、機身、起落架等）的結構型式和受載特點，以及飛行時的氣動彈性特點，已成為飛機結構設計的重要手段之一。
12月8日，波音新一代單通道飛機737 MAX在西雅圖的倫頓工廠正式下線，其亮點之一就在于高效的氣動外形設計。采用了獨特的上下兩片式構型的翼梢小翼，可以使氣動效率提高1%，減小飛機阻力，在更遠的航程上進一步提升燃油效率。此外，737MAX重新設計了尾錐，包括輔助動力裝置進氣道、加長的尾錐，以及加厚升降舵上方的尾部橫截面，改善了氣流的穩(wěn)定性。