建造10万吨级的航母,全3D加工为何不如老木匠?

2023-11-25 23:26:21   

因为飞机与航母在组装前后都会发生非常明显的变形,这就导致其在总装过程中很难用到标准化与自动化的工业机器人进行全自动组装。道理其实并不复杂。比如单纯讲飞机的蒙皮,包括隐形飞机的蒙皮,到目前普遍受力件仍然用铆接为主。根本原因在于铆接工艺更能长期承受无处不在的、连续的受力拉伸变形。而金属焊接工艺如果在同样的频繁拉伸变形下,则很容易出现金属疲劳而导致焊缝瞬间开裂。前面提到的大飞机会在地面静力测试与实际飞行期间大幅度振动“翅膀”的现象,分散到每处机翼蒙皮或者内部的支撑肋上,就是一个反复拉扯变形的过程。飞机制造上并非没有用到焊接的位置,但是却主要存在于钢铁主梁与翼梁等少量的承力大件,而从肋骨到蒙皮等其他大部分部位,



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应用更广泛的还是铆接工艺。既然是铆接工艺,那么一个摆脱不了的工序,就是先在蒙皮与其他连接件上人工打孔,打孔之后再立即手工固定铆钉。在什么位置打孔,铆钉要固定到什么程度?基本上完全靠飞机总装工人长期积累下来的个人经验。而汽车的总装与飞机舰船区别巨大。长期以来,汽车无论底盘框架还是外蒙皮,基本都是以纯钢材为主生产制造。到目前部分品牌的汽车会在外壳上运用高分子材料,主要目前是为了降低成本提高效益。并不是以钢铁为主的材料不好。而钢铁制品最大的优点就是制造成型后自然变形相对很小。况且所有汽车在制造完成后的总体量都不算大。大部分家用轿车全长不超过6米,最大高度不超过2米。就算是重卡的长度也只有十几米。而且汽车全程在地面运行。



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完全不需要类似大飞机的那种大幅度变形的静力测试。这样对汽车来说,不论底盘框架还是外壳,都可以提前精确到毫米级一体成型。在总装过程中,也主要用到焊接工艺而不是铆接;包括内外喷漆,完全都可以通过全自动的机械臂进行。那么造航母同样是钢铁材料与焊接为主,为何就不能用全自动机器人焊接呢?事实上机器人焊接很早就运用在了造船上,比如建造潜艇的耐压壳,机器人焊接效果就比纯人工焊接更好。但是耐压壳是规范的圆筒。但是造航母与其他大舰,则以不规则钢铁件为主,要追求把海量的不规则件焊接在一起后应力变形尽量可控,同样依靠高级焊工的个人经验。所以某单位的焊王说过:好的军舰都是焊出来的!就是这个道理。但是某音与某波特造船厂对此都不服。不服倒是其次,



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关键在于超级大国内部经过40多年的去工业化之后,真正高水平的产业工人已经越来越少。于是准备强行上马全数字化的战机组装与航母生产设施。但是全自动打孔之后的F15EX,发现预制铆钉孔全部对不齐。更可笑的是福特级上经过全3D加工的弹药升降机,到了实际安装期间,发现根本装不进去。因为要穿透7层甲板,不是这层卡住就是那层缝隙超标;连最基本的水密要求都不达标。根本原因在于这些升降机的穿透孔洞,在全舰合拢前都是完全标准的,但是一旦总体合拢后就因为内部应力变形不是那么一回事了。但是过去生产小鹰级与尼米兹级,怎么就没有这些破事呢?过去的办法看似笨拙但却最为有效:这就是提前请几个老木匠。先制作一个升降机的全尺寸木质模型,装上新航母去人工测试,



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每一层甲板的通过度与密封性。如果发现在某一层卡住了,就用刨子刨掉多余的部分,如果发现在哪一层水密不严,就在这一层的船板边缘多增加几圈水密橡胶。最终上下通畅又严丝合缝后,把木质结构拆下来,照原样手工打磨钢制的升降机。现在自认为3D制造一次性可以过关,结果十几年后还不断卡壳。更要命的是,当今在全美都找不到几个老木匠了!