Общий Профиль
История и будущие тенденции
Когда Уилбур и Орвилл Райт совершили свой первый успешный полет в 1903 году, производство самолетов было ремеслом, которым занимались экспериментаторы и искатели приключений. Небольшой, но существенный вклад военной авиации во время Первой мировой войны помог перевести производство из мастерских в массовое производство. Самолеты второго поколения помогли послевоенным операторам проникнуть в коммерческую сферу, особенно в качестве перевозчиков почты и экспресс-грузов. Однако авиалайнеры оставались негерметичными, плохо обогреваемыми и неспособными летать над погодой. Несмотря на эти недостатки, пассажирские перевозки увеличились на 600% с 1936 по 1941 год, но по-прежнему оставались роскошью, которую испытывали относительно немногие. Значительные достижения в области авиационных технологий и сопутствующее использование авиации во время Второй мировой войны способствовали взрывному росту мощностей по производству самолетов, которые пережили войну в Соединенных Штатах, Великобритании и Советском Союзе. После Второй мировой войны все большее военное значение приобретают тактические и стратегические ракеты, разведывательные и навигационные спутники, пилотируемые самолеты. Спутниковая связь, технологии геомониторинга и отслеживания погоды приобретают все большее коммерческое значение. Появление гражданских самолетов с турбореактивными двигателями в конце 1950-х годов сделало авиаперевозки более быстрыми и комфортными и положило начало резкому росту коммерческих авиаперевозок. К 1993 году во всем мире ежегодно совершалось более 1.25 триллиона пассажиро-миль. По прогнозам, к 2013 году эта цифра увеличится почти втрое.
Модели занятости
Занятость в аэрокосмической отрасли сильно циклична. Прямая занятость в аэрокосмической отрасли в Европейском союзе, Северной Америке и Японии достигла пика в 1,770,000 1989 1,300,000 человек в 1995 году, а затем снизилась до 100 100 18,000 человек в 1978 году, при этом большая часть сокращения рабочих мест приходится на Соединенные Штаты и Соединенное Королевство. После распада Советского Союза крупная аэрокосмическая промышленность Конфедерации Независимых Государств значительно пострадала. Небольшие, но быстро растущие производственные мощности существуют в Индии и Китае. Производство межконтинентальных и космических ракет и бомбардировщиков дальнего радиуса действия в значительной степени ограничено Соединенными Штатами и бывшим Советским Союзом, а Франция разработала возможности для коммерческих космических запусков. Более широко производятся стратегические ракеты меньшей дальности, тактические ракеты и бомбардировщики, коммерческие ракеты и истребители. Большие коммерческие самолеты (с вместимостью 1,000 и более мест) строятся производителями из США и Европы или в сотрудничестве с ними. Производство региональных самолетов (вместимостью менее 1992 мест) и бизнес-джетов более рассредоточено. Производство самолетов для частных пилотов, базирующихся в основном в Соединенных Штатах, сократилось с почти XNUMX XNUMX самолетов в XNUMX г. до менее XNUMX XNUMX в XNUMX г., а затем восстановилось.
Занятость примерно поровну распределяется между производством военных самолетов, коммерческих самолетов, ракет и космических аппаратов и связанного с ними оборудования. На отдельных предприятиях инженерные, производственные и административные должности составляют примерно одну треть занятого населения. Мужчины составляют около 80% рабочей силы аэрокосмической техники и производства, при этом подавляющее большинство высококвалифицированных мастеров, инженеров и руководителей производства составляют мужчины.
Отраслевые подразделения
Заметно различающиеся потребности и практика государственных и гражданских заказчиков обычно приводят к сегментации производителей аэрокосмической техники на оборонные и коммерческие компании или подразделения более крупных корпораций. Планеры, двигатели (также называемые силовыми установками) и авионика (электронное навигационное, коммуникационное и управляющее оборудование) обычно поставляются отдельными производителями. Двигатели и авионика могут составлять четверть окончательной стоимости авиалайнера. Аэрокосмическое производство требует проектирования, изготовления и сборки, проверки и тестирования огромного количества компонентов. Производители сформировали взаимосвязанные массивы субподрядчиков и внешних и внутренних поставщиков компонентов для удовлетворения своих потребностей. Экономические, технологические, маркетинговые и политические требования привели к растущей глобализации производства компонентов и узлов самолетов.
Производственные материалы, оборудование и процессы
Материалы
Первоначально планеры были сделаны из дерева и ткани, а затем превратились в металлические конструкционные компоненты. Алюминиевые сплавы получили широкое распространение благодаря своей прочности и легкому весу. Сплавы бериллия, титана и магния также используются, особенно в высокопроизводительных самолетах. Усовершенствованные композитные материалы (массивы волокон, встроенные в пластиковые матрицы) представляют собой семейство прочных и долговечных заменителей металлических компонентов. Композитные материалы обладают равной или большей прочностью, меньшим весом и большей термостойкостью, чем используемые в настоящее время металлы, и имеют дополнительное преимущество в военных самолетах, заключающееся в значительном уменьшении радиолокационного профиля планера. Системы эпоксидной смолы являются наиболее часто используемыми композитами в аэрокосмической отрасли, на них приходится около 65% используемых материалов. Системы полиимидных смол используются там, где требуется устойчивость к высоким температурам. Другие используемые системы смол включают фенолы, сложные полиэфиры и силиконы. Алифатические амины часто используются в качестве отвердителей. Вспомогательные волокна включают графит, кевлар и стекловолокно. Стабилизаторы, катализаторы, ускорители, антиоксиданты и пластификаторы выступают в качестве вспомогательных средств для получения желаемой консистенции. Дополнительные системы смол включают насыщенные и ненасыщенные полиэфиры, полиуретаны и виниловые, акриловые, мочевинные и фторсодержащие полимеры.
Грунтовки, лаки и эмалевые краски защищают уязвимые поверхности от экстремальных температур и агрессивных условий. Наиболее распространенная грунтовочная краска состоит из синтетических смол, пигментированных хроматом цинка и расширенным пигментом. Очень быстро сохнет, улучшает адгезию финишных покрытий и предотвращает коррозию алюминия, стали и их сплавов. Эмали и лаки наносятся на загрунтованные поверхности в качестве наружных защитных покрытий и отделок, а также для окрашивания. Авиаэмали изготавливаются из олиф, натуральных и синтетических смол, пигментов и соответствующих растворителей. В зависимости от применения лаки могут содержать смолы, пластификаторы, сложные эфиры целлюлозы, хромат цинка, пигменты, наполнители и соответствующие растворители. Резиновые смеси находят широкое применение в красках, материалах для облицовки топливных элементов, смазочных материалах и консервантах, опорах двигателя, защитной одежде, шлангах, прокладках и уплотнениях. Натуральные и синтетические масла используются для охлаждения, смазки и снижения трения в двигателях, гидравлических системах и станках. Авиационный бензин и топливо для реактивных двигателей получают из углеводородов на нефтяной основе. Высокоэнергетические жидкие и твердые виды топлива используются в космических полетах и содержат материалы с опасными физическими и химическими свойствами; такие материалы включают жидкий кислород, гидразин, пероксиды и фтор.
В производственном процессе используется множество материалов, которые не становятся частью окончательного планера. Производители могут иметь десятки тысяч отдельных продуктов, одобренных для использования, хотя в любое время используется гораздо меньше. Используется большое количество и разнообразие растворителей, при этом экологически опасные варианты, такие как метилэтилкетон и фреон, заменяются более безвредными для окружающей среды растворителями. Хромо- и никельсодержащие стальные сплавы используются в оснастке, а кобальт- и карбидвольфрамосодержащие твердосплавные долота — в режущих инструментах. Свинец, ранее использовавшийся в процессах обработки металлов давлением, в настоящее время используется редко, поскольку его заменили киркситом.
В общей сложности в аэрокосмической промышленности используется более 5,000 химикатов и смесей химических соединений, большинство из которых поставляется несколькими поставщиками, а многие соединения содержат от пяти до десяти ингредиентов. Точный состав некоторых продуктов является собственностью или коммерческой тайной, что усложняет эту разнородную группу.
Объекты и производственные процессы
Производство планера обычно осуществляется на крупных интегрированных заводах. На новых предприятиях часто используются системы вытяжной вентиляции большого объема с регулируемой подпиткой. Местные выхлопные системы могут быть добавлены для определенных функций. Химическое фрезерование и окраска крупных компонентов в настоящее время обычно выполняются в закрытых автоматизированных рядах или в камерах, в которых присутствуют летучие пары или туман. Старые производственные предприятия могут обеспечивать гораздо более слабый контроль за опасностями для окружающей среды.
Большой штат высококвалифицированных инженеров разрабатывает и совершенствует конструктивные характеристики самолета или космического корабля. Дополнительные инженеры характеризуют прочность и долговечность материалов компонентов и разрабатывают эффективные производственные процессы. Компьютеры взяли на себя большую часть расчетной и чертежной работы, которая ранее выполнялась инженерами, чертежниками и техниками. Интегрированные компьютерные системы теперь можно использовать для проектирования самолетов без помощи бумажных чертежей или структурных макетов.
Производство начинается с изготовления: изготовления деталей из исходных материалов. Производство включает в себя изготовление инструментов и приспособлений, обработку листового металла, механическую обработку, обработку пластика и композитных материалов, а также вспомогательные работы. Инструменты создаются в виде шаблонов и рабочих поверхностей, на которых можно создавать металлические или композитные детали. Направляющие приспособления для резки, сверления и сборки. Подразделы фюзеляжа, дверные панели и обшивка крыльев и хвостового оперения (внешние поверхности) обычно изготавливаются из алюминиевых листов, которые имеют точную форму, вырезаны и химически обработаны. Машинные операции часто контролируются компьютером. Огромные рельсовые станы вытачивают лонжероны крыла из цельных алюминиевых поковок. Детали меньшего размера точно вырезаются и формируются на фрезерных, токарных и шлифовальных станках. Воздуховоды изготавливаются из листового металла или композитных материалов. Компоненты интерьера, включая напольное покрытие, обычно изготавливаются из композитов или ламинатов с тонкими, но жесткими внешними слоями поверх сотовой внутренней части. Композитные материалы укладываются (укладываются в тщательно уложенные и сформированные перекрывающиеся слои) вручную или на машине, а затем отверждаются в печи или автоклаве.
Сборка начинается с сборки составных частей в узлы. Основные узлы включают крылья, стабилизаторы, секции фюзеляжа, шасси, двери и внутренние компоненты. Сборка крыла является особенно трудоемкой, требующей точного просверливания и раззенковки большого количества отверстий в обшивке, через которые позже вбиваются заклепки. Готовое крыло очищается и герметизируется изнутри для обеспечения герметичности топливного отсека. Окончательная сборка происходит в огромных сборочных цехах, некоторые из которых являются одними из крупнейших в мире производственных зданий. Сборочная линия состоит из нескольких последовательных позиций, где планер остается на срок от нескольких дней до более недели, пока выполняются заданные функции. Многочисленные сборочные операции выполняются одновременно на каждой позиции, что создает возможность перекрестного воздействия химических веществ. Детали и узлы перемещаются на тележках, изготовленных по индивидуальному заказу носителях и с помощью мостового крана в соответствующее положение. Планер перемещается между позициями с помощью мостового крана до тех пор, пока не будут установлены шасси и носовая опора. Последующие перемещения производятся буксировкой.
Во время окончательной сборки секции фюзеляжа склеиваются вокруг несущей конструкции. Установлены балки перекрытий и стрингеры, а внутренняя часть покрыта антикоррозийным составом. Носовая и хвостовая секции фюзеляжа соединены с крыльями и конек крыла (коробчатая конструкция, служащая основным топливным баком и конструктивным центром самолета). Внутренняя часть фюзеляжа покрыта изоляционными полотнами из стекловолокна, установлена электропроводка и воздуховоды, а внутренние поверхности покрыты декоративной обшивкой. Затем устанавливаются контейнеры для хранения, обычно со встроенными пассажирскими фонарями и аварийными запасами кислорода. Предварительно собранные сиденья, кухня и туалеты перемещаются вручную и крепятся к направляющим на полу, что позволяет быстро изменить конфигурацию пассажирского салона в соответствии с потребностями авиаперевозчика. Смонтированы силовые установки, шасси и носовая опора, установлены компоненты авионики. Функционирование всех компонентов тщательно проверяется перед буксировкой собранного самолета в отдельный, хорошо проветриваемый покрасочный цех, где наносится защитный грунтовочный слой (обычно на основе хромата цинка), а затем декоративный верхний слой из уретана или эпоксидной смолы. покрасить. Перед поставкой самолет проходит серию строгих наземных и летных испытаний.
В дополнение к рабочим, занятым в реальных инженерных и производственных процессах, многие сотрудники занимаются планированием, отслеживанием и проверкой работы и ускорением перемещения деталей и инструментов. Мастера обслуживают электроинструменты и восстанавливают режущие инструменты. Для обслуживания зданий, уборки помещений и эксплуатации наземных транспортных средств требуется большой штат сотрудников.