航空制造是融机械、电子、光学、信息、材料、生物科学和管理学等学科为一体的技术密集型制造。航空产品复杂程度高,零部件数量多至500万量级,零部件之间关系复杂,质量要求高,并且航空产品整体化、轻量化发展对精度要求、系统综合性提出了更高的要求。其制造过程路线长,生产组织管理复杂,基准协调量大,工艺装备种类繁多、数量大是航空制造的特征。航空制造总体上可分为两个层面,一是由复合材料构件制造、热工艺和精密成形、精密和超精密加工、机械加工、特种加工、焊接、表面工程、装配、增材制造、工艺检测、数字化制造等专业构成的加工制造体系;二是由网络环境、工艺数据库、测试、计量、情报信息、技术标准等构成的是技术基础支撑体系。航空制造技术体系的发展对保证航空产品性能、缩短研制周期、降低成本、提高可靠性起着决定性的作用。
航空制造技术发展与航空产品发展相辅相成,航空产品发展的每一个阶段,都离不开制造技术的支撑。以F-35战斗机为例,战斗机一级供应商分布在9个国家,全速生产后将会3天下线一架,这依赖于复合材料大部件自动铺丝,进气道双机器人协作钻孔,移动总装线激光自动定位等技术的应用。航空制造技术对航空产品研制的地位和作用主要体现在:①先进航空制造技术是加速航空产品发展的关键。以数字化设计与制造集成技术、先进数控加工技术、精密成形技术、连接技术、特种加工技术等为代表的制造技术应用,使航空产品的研制模式发生了质变。例如,波音777飞机的研制由于采用数字化无纸设计和制造技术,只用3年即投入航线运营,生产准备时间减少90%以上,研制周期比常规缩短了2.5年。先进制造技术在提高发动机性能效果方面的作用更加突出。精密成形、粉末热等静压成形、定向凝固、单晶精密铸造、真空高温钎焊、真空电子束焊接、激光小孔加工、大功率电解加工、计算机柔性制造、高速数控加工、高性能涂层和热障涂层等制造技术在高性能发动机制造中的应用,使航空发动机的推重比提高了3倍,翻修寿命提高了2倍,耗油率降低50%以上。②先进成熟的航空制造技术是提升航空产品质量的关键。制造质量对航空产品的性能、质量和可靠性影响巨大。采用先进的制造技术和合理的制造过程可以保障飞机的性能和可靠性,否则就会酿成灾难性的重大事故。据统计,20世纪70年代美国的飞行事故中,由于制造和材料质量造成的飞行事故占65%,其中由锻造和铸造质量造成的事故占40%,由机械加工质量造成的事故占25%。中国在20世纪70年代生产的军用飞机发生的重大事故中70%是由制造和材料质量造成的,而造成制造质量低的根本原因之一就是制造技术的先进性不足、成熟度低。因此,提高制造技术的先进性和成熟度是提升航空产品质量的关键所在。③先进航空制造技术是降低航空产品研制成本的手段。采用先进制造技术是降低产品成本的最有效的手段和途径。在航空发动机上采用先进制造技术,可以降低成本25%~30%,大幅提高经济效益。如采用数控加工技术可使钛合金结构的制造费用降低40%;采用热等静压粉末涡轮盘可节省材料35%~85%,节省能源50%,降低制造费用70%~80%;飞机钛合金结构采用超塑成形/扩散连接技术可使制造费用降低40%,减少零件数量70%,减轻结构重量10%~20%。由此可见,先进的制造技术是降低航空产品成本、提高经济效益的至关重要的手段。