近一年來，波音公司一直在努力解決 787 客機上與復(fù)合材料部件有關(guān)的問題，這些問題導(dǎo)致飛機生產(chǎn)放緩，組裝飛機的檢查和返工量顯著增加，最終飛機的交付也不得不延遲。波音公司的這一舉措引發(fā)了其飛機供應(yīng)商的類似檢查，突顯了復(fù)合材料的材料和工藝 (M&P) 應(yīng)用于大型航空結(jié)構(gòu)部件時存在的問題。這個問題推而廣之，也對復(fù)合材料部件在下一代飛機中的應(yīng)用提出了疑問。

就在去年9月，華爾街日報和路透社同時披露了，位于南卡羅來納州波音公司工廠生產(chǎn)的某些部件不符合設(shè)計及制造標(biāo)準(zhǔn)。美國聯(lián)邦航空局（FAA）也在媒體曝光的前一天表態(tài)稱，該機構(gòu)正在調(diào)查這一質(zhì)量缺陷問題。美國聯(lián)邦航空局的備忘錄顯示，問題主要出現(xiàn)在該型號客機的機身后段，其使用的墊片可能存在尺寸錯誤或表面不平整的缺陷。而在該部件的制造過程中，波音缺少了驗證和質(zhì)量檢查的步驟。

波音公司發(fā)現(xiàn)的確切問題尚未完全公開披露，但可以從我們所了解的情況中得出一些結(jié)論。首先，問題完全在于機身的連接處，即兩個復(fù)合材料機身筒段之間。其次，這些連接處存在兩個問題，涉及用于填補連接處的縫隙墊片尺寸不正確，以及連接處邊緣的內(nèi)機身蒙皮不平整，導(dǎo)致邊緣不符合要求。就單一問題而言，都不足以影響787客機的適航性。但把這些因素加在一起就足以引起巨大的擔(dān)憂，以至于美國聯(lián)邦航空局要求波音公司在評估和糾正行動方面采取更積極的行動。

在了解這些問題之前，首先要了解下波音787客機機身的制造方式。機身由蒙皮，框架和縱梁組成，并且分成若干節(jié)，由不同的供應(yīng)商制造。包括駕駛艙在內(nèi)的前機身前部由 Spirit AeroSystems 生產(chǎn)。前機身后部由川崎重工生產(chǎn)。兩個中央機身部分——客機上最大的部分——由萊昂納多公司生產(chǎn)。最后面的兩個機身部分由波音公司自己生產(chǎn)。所有機身部分均基于單件式料筒設(shè)計，預(yù)浸碳纖維通過自動纖維鋪放沉積在可折疊心軸周圍。成品機身部分由各供應(yīng)商分別交付給位于美國北卡羅來納州查爾斯頓的波音公司，然后在那里進行組裝。

由于機身部分來自不同的供應(yīng)商，兩個部分相連的接合面會存在缺口。這些缺口用切割成特定尺寸和形狀的墊片來填補連接。墊片的使用在航空復(fù)合材料制造中很常見，其在787客機上的應(yīng)用也不罕見。但一定數(shù)量 787 客機的墊片會少見地出現(xiàn)尺寸不適合的情況，技術(shù)人員已經(jīng)查明是由于自動墊片測量和生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的，目前該系統(tǒng)已經(jīng)被成功修復(fù)。 

鑒于波音公司提供的問題細(xì)節(jié)不足，而且這一問題僅在波音公司和Spirit AeroSystems公司的報告中體現(xiàn)，導(dǎo)致內(nèi)機身蒙皮缺乏平整度的原因更難找出。我們很容易認(rèn)定原因在制造方面，也許是一個長期的模具缺陷，也許是一個工藝控制問題。但以上兩種猜測業(yè)內(nèi)討論較少，同樣可能的原因是，機身蒙皮本身的設(shè)計問題。層壓板缺乏平整度也會導(dǎo)致纖維翹曲或其他一些變形，究其根本，是蒙皮制定的鋪層順序有誤所導(dǎo)致的。 

無論如何，在任何情況下，鑒于787客機已經(jīng)生產(chǎn)了這么久，像這樣的尺寸公差問題現(xiàn)在又出現(xiàn)了，著實令人費解。墊片生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，雖然令人遺憾，但這種類型的制造錯誤可能而且時時會發(fā)生，并很容易被修復(fù)。但如果是由設(shè)計缺陷引起的層壓板缺乏平整度，很可能不是787客機的新問題，只是說墊片問題的發(fā)現(xiàn)湊巧帶出了蒙皮平整度問題。需要再次強調(diào)，這些問題中的任何一個本身都不會造成嚴(yán)重影響，兩個問題的同時出現(xiàn)是給波音及其供應(yīng)商的一個危險信號。

在波音公司順利克服了這些挑戰(zhàn)之后，我們可以從這一教訓(xùn)中吸取什么經(jīng)驗來應(yīng)用于下一代飛機？長期以來，墊片是復(fù)合材料制造的一個必要工具，但現(xiàn)在航空復(fù)合材料制造早已發(fā)展到不需要這些工具的時候了。考慮到我們對復(fù)合材料設(shè)計和材料性能的新了解，現(xiàn)在開發(fā)一種能保持尺寸公差的結(jié)構(gòu)層壓板應(yīng)該是輕而易舉。重新審視現(xiàn)狀，787 客機的設(shè)計也是早在 20 年前的事了，我們愿意看到新客機制造項目能夠嘗試采用截然不同的設(shè)計理念和材料工藝，從而實現(xiàn)最小化制造問題，力求“零缺陷”。

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