CC BY
5УДК 65.011.56 Доронина Е.Н., Соколов О.А.
Доронина Е.Н.
студентка 4 курса факультета летной эксплуатации Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени Главного маршала авиации А.А. Новикова (г. Санкт-Петербург, Россия)
Научный руководитель: Соколов О.А.
доцент кафедры систем автоматизированного управления, кандидат технических наук Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени Главного маршала авиации А.А. Новикова (г. Санкт-Петербург, Россия)
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА СТЫКОВКИ ФЮЗЕЛЯЖА САМОЛЕТА
Аннотация: производство самолета - это отрасль машиностроения, состоящая из целого ряда сложных, время- и ресурсозатратных процессов. В данной статье рассмотрены автоматизированные системы стыковки фюзеляжа, использование которых позволяет увеличить темп выпуска воздушных судов.
Ключевые слова: система стыковки фюзеляжа, поточная линия сборки, воздушное судно, автоматизация.
Самолет является сложной инженерной конструкцией, состоящей из десятков тысяч деталей, сборка которых практически невозможна в одном месте и в одном приспособлении с требуемой точностью. Общая трудоемкость данных работ составляет около 50% от всего процесса изготовления воздушного судна. В течение долгого времени сборка воздушных судов
осуществлялась по стапельному принципу и проходила в два этапа. В течение первого проводилась сборка узлов и деталей в специальных приспособлениях -стапелях. В процессе второго использовались стенды, в которых проводили монтаж специального оборудования, приборов, механизмов, коммуникаций, органов управления, установку деталей и узлов, обработку стыков и разъемов. Так как в стапеле мог находиться лишь один самолет, время производства воздушного судна составляло несколько месяцев.
Изобретение поточной линии сборки (ПЛС) позволило отказаться от стапелей и разделить процесс на большое количество этапов, что в свою очередь систематизировало сборку воздушных судов. Такой «конвейерный» принцип используют на своих заводах компании «Boeing» и «Airbus», также он применяется на авиазаводах в Комсомольске-на-Амуре и в Иркутске, где производят «Суперджеты» и МС-21, а в конце 2019 года в Ульяновске данная технология была использована для конструкции фюзеляжа тяжёлого военно-транспортного самолёта Ил-76МД-90А. Производство последнего рассмотрим подробнее.
Поточная линия сборки Ил-76МД-90А (рис. 1) и его модификаций состоит из десяти роботизированных станций, предназначенных для стыковки отсеков фюзеляжа, крыла, хвостового оперения, и станций для монтажа силовых установок и систем самолёта.
Стыковка фюзеляжа является первоначальным этапом в процессе работы (станция ПС.10). Структура стенда сборки включает в себя двенадцать позиционирующих колонн, пульт управления стендом, распределительный шкаф. Одним из достоинств отечественной системы являются позиционирующие колонны, рассчитанные на нагрузку, значительно превышающую зарубежные аналоги (до 16 тонн). Более того, затраты на их изготовление оказались невысокими, поскольку производство осуществлялось на российском заводе в городе Нижний Новгород. Колонны оснащены серво-осями, которые синхронно управляются контроллером системы управления стендом. Именно система управления обеспечивает работу в нескольких
режимах по степени автоматизации, что позволяет повысить точность работы сразу по 10-12 осям. Контроль за установкой отсеков в стыковочное положение и расчет траектории движения основан на измерениях лазерного трекера, который входит в состав стенда.
Следующий этап - монтаж трубопроводов и систем на станции ПС.20. Далее проходят два параллельных процесса: монтаж кабельной сети на ПС.30 и стыковка киля со стабилизатором на ПС.60. Стыковка фюзеляжа с отъёмной частью крыла и готовым хвостовым оперением выполняется на ПС.40.
Станции ОС.10, ОС.20 и ОС.30 называются отборочными. На первой из них ведётся окончательный монтаж оставшихся систем. На ОС.20 проводится отработка систем под током. Общетехнические осмотры, проходящие на ОС.30 завершают процесс сборки.
|-1-1-1--1---Г"
Рис. 1. Схема ПЛС.
Механическим интерфейсом между агрегатом и стендом являются такелажно-базирующие узлы (ТБУ). Наличие высокого напряжения в точках сопряжения ТБУ и конструкции агрегата может привести к деформации второго. Именно поэтому контроль величины усилия рассогласования контролируется в строгом порядке.
От того, на каком уровне были изготовлены агрегаты, будет зависеть качество стыковки, величина деформации и степень напряженности
металлических конструкций. При этом важна работа оператора, который контролирует, чтобы время, затраченное на сборку, не превышало заданный лимит.
Применение высокоточного оборудования в ПЛС обеспечивает высокий уровень механизации и автоматизации. Преимущество такой технологии — пошаговое выявление и решение всех вопросов. Таким образом, время производства одного самолета сокращается с нескольких месяцев до 20-30 дней. Проектная мощность новой поточной линии 18 воздушных судов в год.
Хочется обратить внимание на один из первых заводов, который начал использовать автоматизированные сборочные линии, это Airbus. Для ускорения и поддержания поставок самолетов компания инвестирует в стратегию робототехники и автоматизации. Например, в 2019 году было построено предприятие, которое включало 20 роботов, новую концепцию логистики, автоматическое позиционирование с помощью лазерных измерений и систему сбора цифровых данных.
Модульная автоматизированная система «Flextrack» используется Airbus для начальной сборки воздушного судна. В течение первого этапа восемь роботов сверлят и зенкеруют от 1100 до 2400 отверстий на продольный стык. Далее производится соединение центральной и задней части фюзеляжа с хвостовой. Также на данном этапе происходят процессы сверления, раззенковывания, герметизации, установки заклепок на орбитальные соединения, которые осуществляют 12 роботов.
К внедрению новых технологий, которые связаны с автоматизацией процессов, стремятся сейчас практически все компании. Для создания новых образцов воздушных судов необходимо интернализировать знания и ускорять и внедрять роботехнические решения. Только такой подход к развитию авиационной промышленности приведет к увеличению производительности предприятий, повышению качества воздушных судов и соответственно безопасности полетов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Сборка 4.0: «Авиастар-СП» внедряет первую отечественную бесстапельную систему сборки
/ [Электронный ресурс] // Главное — ЖЖ (livejournal.com): [сайт]. — URL: https://uacrussia.livejournal.com/69674.html?ysclid=loykq3lysd165250439;
2. Первая автоматизированная стыковка фюзеляжа Ил-76МД-90А по новой бесстапельной технологии / [Электронный ресурс] // Статьи (dzen.ru): [сайт]. — URL: http s://dzen.ru/a/X0VQknl C axYx-tUJ;
3. Airbus открывает новый автоматизированный завод по производству фюзеляжей самолетов / [Электронный ресурс] // Aeroflap - Сайт авиационных новостей: [сайт]. — URL: https://www.aeroflap.com.br/;
4. В Ульяновске осваивают бесстапельную технологию сборки самолётов / [Электронный ресурс] // Сделано у нас - Нам есть чем гордиться! - Сделано у нас (sdelanounas.ru): [сайт]. — URL: https://sdelanounas.ru/blogs/137973/
Doronina E.N., Sokolov O.A.
Doronina E.N.
Saint Petersburg State University of Civil Aviation (Saint Petersburg, Russia)
Scientific advisor: Sokolov O.A.
Saint Petersburg State University of Civil Aviation (Saint Petersburg, Russia)
AUTOMATED AIRCRAFT FUSELAGE DOCKING SYSTEM
Abstract: aircraft manufacturing is a branch of mechanical engineering consisting of a number of complex, time- and resource-intensive processes. This article discusses automated fuselage docking systems, the use of which allows to increase the rate of aircraft production.
Keywords: fuselage docking system, assembly production line, aircraft, automation.
