成果简

一、 项目背

目前，先进的民机自动对接系统已在波音、空客的新一代客机中广泛应用，国内民机制造行业通过从国外引进和产学研项目合作的方式，将先进的大部件自动对接技术逐步推广到飞机装配现场。上海飞机制造有限公在飞机大部件自动对接系统的关键技术攻关和工程化应用方面积累了丰富的研发和实践经验，掌握了飞机大部件自动对接核心关键技术，具备了民机自动对接系统的自主研发能力

在这一背景下，项目团队在突破飞机对接中最核心关键技术的基础上，设计符合自动化对接特点的对接工艺装备方案，形成了一套自动化对接装备的研发标准，自主研发出成套的应用于飞机对接的自动控制、调姿轨迹规划、自动测量等软硬件集成系统，并成功应用于ARJ21支线飞机装配制造，实现了飞机自动对接技术的自主可控和系列化应用推广，提升了我国民机对接的质量和效率，为ARJ21新支线飞机在浦东基地部装的批生产提供了强大的装备力量

二、 研究内

本项目瞄准西方航空发达国家先进的自动对接系统状态，以提高我国飞机对接技术水平，实现民机对接系统自主研发和系列化应用为目的，结合ARJ21支线飞机研制和批生产要求，在充分研究和分析ARJ21飞机机头/前机身和中后机身/后机身等部段结构形式、对接工艺要求和国际先进对接技术基础上，以柔性自动对接系统为研究对象，以数字化、智能化、柔性化设计技术为手段，设计符合自动化对接特点的对接装配工艺流程和工艺布局，首创主从自由切换的柔性定位对接装备结构形式，将对接系统与生产管理系统进行信息化集成，搭建了两套对接数字孪生平台，制定了民机自动对接工艺装备软硬件系统研发标准，自主研发出上海飞机制造有限公司首套测-控-管一体化自动对接系统，并实现了工程化、系列化应用，高效助力ARJ21新支线飞机的批生产

创新亮点1：主从自由切换的柔性定位对接装备设

针对飞机不同大部件的自身结构和对接定位运动特点，在3-2-1-1六自由度随动柔性定位机构的基础上，设计主从自由切换的随动定位机构，既保持原有的从动轴式定位对接装备的无过约束进行调姿对接的优势，实现飞机大部段低应力调姿，避免飞机大部件产品因应力集中而造成的直接损伤或者使用寿命降低，又能实现飞机大部件的自动精准上下架功能，大大提升了飞机大部件上下架和调姿对接效率

创新亮点2：测-控-管一体化自动对接系统自主研

提出了飞机大部件测-控-管一体化自动对接系统框架，使用激光跟踪仪、自动柔性定位机构与运动控制系统以及一些辅助测量的工装夹具等硬件，结合机头/前机身和中后机身/后机身的对接工艺流程，自主研发了集飞机数字化测量、调姿轨迹规划与解算、多轴同步运动控制、对接工艺流程管理等核心功能于一体的自动对接系统，进一步提高对接系统自动化程度，大大简化对接操作流程，从而大幅度提高飞机对接效率，助力ARJ21新支线飞机的批生产

创新亮点3：自动对接系统信息化集

提出了自动化对接系统与企业生产管理系统信息化集成的创新思路，通过数据结构化、通讯接口标准化、数据传递自动化等技术手段，实现对接过程数据流与业务流的双向打通，极大的简化了飞机对接数据查询及工艺流程操作，同时，通过对飞机大部件对接过程中产生多源海量数据信息进行统一采集和分析管理，实现飞机大部件对接过程的在线监测和对过程数据深入挖掘，为飞机大部件对接的大数据分析提供了数据基础，也为飞机大部件的产品质量分析和溯源提供了可能

创新亮点4：对接数字孪生平台开

提出了对接数字孪生平台开发思路，建立ARJ21新支线飞机机头/前机身和中后机身/后机身两套对接系统的数字孪生模型。采用OPC-UA工业通讯标准，建立数字孪生模型与自动化对接系统的数据实时通讯，通过真实的对接过程数据，驱动数字孪生平台的模型，实现飞机对接过程的在线仿真和实时监控，同时，该平台还具备虚拟调试功能，可实现自动对接系统的各大核心功能进行虚拟化调试，降低系统开发调试成本，缩短开发调试周期，提高自动对接系统开发效率

创新亮点5：自动对接系统系列化研制及应

针对民机型号构型特点，研制出模块化、通用化的主从自由切换的自动对接数控定位器，适用于型号内的各个对接工位；自主研发了数字化测量、调姿定位控制、工艺信息集成管控、对接数字孪生等标准软件功能模块，可实现不同型号不同工位的配置、重组后衍生应用；针对飞机调姿对接装配过程中对于机体气动外形控制的要求，采用上下游工位统一布局的关键特征控制要素，实现了完整的系列化成套工艺和质量控制体系；通过系统软硬件的研制、指标检测、功能测试、模拟验证、稳定性测试等，最终实现型号批生产的应

三、 实施效

通过实施本项创新项目，突破了主从自由切换的模块化、系列化调姿对接数控定位器设计研发和信息化集成技术，实现了标准化的测-控-管一体化自动对接系统自主研发，搭建了飞机对接数字孪生平台，自主研制的民机自动对接系统成功应用于ARJ21新支线飞机机头-前机身、中后机身-后机身的对接装配中，已累计批生产20余架份，大幅提升装配质量和效率，降低成本

四、 应用推

本项目的创新成果，成功解决了我国民机对接装配中遇到的标准化程度低、效率不高、柔性和集成度低等瓶颈问题，可以满足和适用多机种、批生产的应用需求，将我国民机对接水平提升到与国外先进水平相当的状态，并为我国民机对接系统升级提供了成套技术和软硬件保证。项目形成的系列化产品既可应用于中国商飞各大型号的自动化装配产线中，如ARJ21飞机浦东基地第二条产线及C919批生产线等，也可以推广到其他航空制造企业和汽车、航天、船舶等装备制造业中