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专家称F-35在2016年生产高峰时几近日产1架
作者:转载    转贴自:科技长廊    点击数:2379    文章录入: zhaizl

洛克希德-马丁公司F-35“联合攻击战斗机”项目研发团队的史蒂夫?布赖恩说,洛克希德?马丁公司计划在一条移动式的装配线上使用数字化处理和自动化技术装配隐形飞机,这在国防航空制造业内还是第一次。自第二次世界大战以来,汽车生产商们已经使用自动化装配生产线制造了数以百万计的汽车,但军用飞机的生产上还一直没有应用移动生产线这一概念。

现代战斗机制造业多年来的一大特点就是生产量很小,就拿美国海军的F/A-18“大黄蜂”战斗攻击机来说,20多年以前就已经开始生产,但到现在其年产量仍然只有区区42架。

这一趋势有望在不久的将来得到扭转,原因是F-35“闪电”II型战斗机在不久的将来将会以一个前所未有的速度实现快速生产,预计每年可生产230架。

洛克希德为了满足美国国内的军事需要及国际军购的需求,在新一代战斗机的制造过程中引入了“移动生产线”这一概念,并奉为解决军用战斗机大量需求问题的法宝。按照当前的定货,美国军方对“联合攻击战斗机”的需求大约是2,500架飞机,而美国盟国的定货大概有500架。但是洛克希德?马丁公司的官员们对这一数字并不满意,他们希望外国的联合攻击战斗机军购数量增加到4,000架以上。

奥?布赖恩说,“这个数字水平有点像当初的F-16战斗机。” 洛克希德?马丁公司估计它的联合攻击战斗机生产的高峰可能会在2016年前后到来,届时,持续增长的生产能力将保证在一个月的时间里装配约21架战斗机,换句话说就是大概每个工作日就能装配一架飞机。奥布赖恩说,要达到那样的产量,必须运用移动装配生产线这一新的技术。F-35战斗机机身长51英尺,“如果飞机在生产线上每天向前移动的距离达不到51英尺的话,工厂就无法达到每天生产一架飞机的目标了。” F-35飞机共有三种机型,包括为空军制造的以传统方式起飞和降落的飞机,为海军陆战队制造的具有短距离起飞和垂直降落能力的飞机,和为海军生产的航空母舰舰载飞机。

上个月,洛克希德公司为短距离起飞和垂直降落飞机进行了第一次飞行试验,以便对这种飞机的设计进行检查。短距离起飞和垂直降落飞机预计最早将于2012年实现形成基本的作战能力,而空军的传统型飞机将于2015年前后形成基本的作战能力,海军舰载飞机会在2016年形成作战能力。去年12月,第一架F-35战斗机的AA-1型机进行了空中加油试验,此后它还将从沃斯堡飞到位于加利福尼亚的爱德华兹空军基地以接受进一步的试验。与洛克希德公司一起进行F-35战斗机研制的还有诺斯罗普?格鲁曼公司和英国航空航天系统公司(BAE Systems)。F-35战斗机合同项目总价值达到2990万美元,是美国国防部最大的一宗采购项目。

四年前,洛克希德?马丁公司迫不得已对F-35战斗机三种机型的结构进行了重新设计,因为通过检验他们发现原设计方案中的短距离起飞和垂直降落飞机的重量超出了要求的限制。奥布赖恩说,空军、海军和海军陆战队的这三种机型有98%的任务系统是相同的,除此以外,这些飞机的系统中还有其它更多的相同的部分,这会有助于飞机的生产制造。洛克希德?马丁公司的飞机生产车间有一英里长,过去这个车间曾经被用来生产轰炸机,现在是用来生产F-16“战隼”战斗机,但是到2016年,几乎整个的车间将被用来生产F-35战斗机。

奥布赖恩说,在这个生产车间现在正在制造19种飞机的原型机,其中包括第一批F-35战斗机,只不过现在F-35战斗机的生产速度还处于较低的阶段。在这个生产车间,洛克希德公司有大约600名工人在从事着飞机的装配工作。这一数字有望在今年年底增长到700多人。在F-35战斗机高速生产的高峰期,装配工人的数量将达到3,500人,到那时这些工人们将采取三班轮换的方式昼夜不停地制造飞机。

洛克希德?马丁公司希望在最初的低速度生产阶段制造出130多架F-35战斗机。为了做好准备迎接预期的今后几年中生产速度的提高,公司已经投资5亿多美元用来对工厂的生产和装配车间进行改造。现在用来制造隐形飞机的设备和生产线,在将来生产速度达到较高水平时仍然会得到使用。为了提高飞机的生产能力,洛克希德?马丁公司正在建造一条独立的生产线,但是公司想把飞机的生产和测试都放在同一个生产线上,以提高效率和减少成本。

洛克希德?马丁公司采取的另外一个不同寻常又能节省成本的措施是向工作站提供工具。这些装配飞机所用到的工具将有力地支持工作站的工作,并可交替地适应F-35飞机三种不同机型的生产需要。负责F-35飞机全球生产工作的副主任格斯?威拉诺威瓦说,以前的战斗机生产项目往往需要为每一种机型设置复杂的专用的工作站,现在可重构的工具将可以使一个工作站能够制造和装配F-35战斗机的各种不同的机型。“对这一项目来说这会是一项很大的节省成本的措施,因为你不需要为所有的工具进行重复性投资以支持各种不同的战斗机机型的生产任务,”威拉诺威瓦说。这样的做法可以使所有的飞机零部件在这个设施中心的一个单独的末端组装线上完成最终的组装。

每一架正在装配的F-35飞机的周围环列有黄色的平台,并在一个移动车的引导下以一个连续的节奏向前移动。靠近车间墙壁有大型的蓝色施工塔,它们可在每一架飞机的上方伸出旋臂来进行冷却、提供电子和液压动力等工作,以便工程师们对正在进行装配的战斗机实施系统测试。为了达到高速度的全力生产,洛克希德公司的官员们期望至少要拥有12个这样的移动工作站,并且能够处于良好的工作状态。F-35战斗机的三种机型都将在这种移动生产装配线上来制造,不管是什么样的定货。首先制造的将会是美国空军的传统起飞和降落模式的喷气式战斗机,之后是美国盟国购买传统的F-35战斗机,为美国海军制造的航空母舰舰载的F-35飞机,再后来就是为美国海军陆战队制造的短距离起飞和垂直降落飞机。

洛克希德?马丁公司不仅借鉴了汽车生产商的生产智慧,采取移动式的装配线生产技术,同时它还在F-35飞机生产的每一个方面,从工具和加工工艺到零部件本身,应用了电子三维模型。工程师们把这些电子三维模型数据称为“数字线条”,这些“数字线条”可以使所有的转包商和供应商共享数据。威拉诺威瓦说,这样做缩短了不同的复制品传送的时间,在某些情况下节省时间可达40%以上。“我们正在研制多种不同的制造技术,它们将帮助我们加速装配的过程,” 威拉诺威瓦说。在过去,工人们需要首先建造飞机和及其外壳,然后再向其中装入任务系统。“在联合攻击战斗机(JSF)的生产上,我们在封合整个结构之前就开始向其中装填内容,”威拉诺威瓦说。如果飞机内部的系统需要进行一些调整的话,这样做可以降低子结构或者是附属结构(例如飞机的舱门或者是面板等)受到损坏的风险。

这一新的飞机制造方法同时也意味着更多的自动化技术将会被应用到这一生产线当中来。洛克希德公司负责建造飞机的前部机身和机翼部分,这些部分是最大也是最为复杂的部分。工人们正在使用机器人制造机翼。机翼被垂直竖立起来,周围是一些能够上下移动的支架。“以前我们从未尝试过把机翼竖立起来进行工作,”奥布赖恩说。

自动钻孔技术的使用使工人们在制造飞机的时候不用再花费几天的时间靠手工来钻孔。机翼上通常有几百个孔,制造一架联合攻击战斗机需要钻3000多个孔。“现在这些工作只需要一个过程就能够完成了,”威拉诺威瓦说。

另外一项技术革新是公司的一名工程师提出的使用自动化技术来进行扣钉的安装。工人使用一个激光装置可以实现扣钉与相应钻孔的正确匹配,而用不着使用人工手段把这一信息从他们的设计说明书上转移过来。“这是一个很大的改进,”威拉诺威瓦说。他在航空领域的第一份工作是在一个工厂的车间中做一名技工。“我们当时没有这样的设备,我们只有一个六英寸长短的二号铅笔。我们必须用它来安排好一切工作。我记得我曾经使用不同颜色的彩色笔做记号以区分不同种类的扣钉。”

威拉诺威瓦后来在洛克希德公司里参加制造F-117“夜鹰”战斗机的工作,一直干了24年。今年早些时候,最后的四架F-117隐形飞机从军队中退役。它们的退役同时也标志着洛克希德?马丁公司的模拟生产过程完全被数字化生产线所代替。今天的工人们上班时首先要到电脑工作站签到,并接受公司每天分配给他们的任务,他们做每一项工作所需要的工具,如钻头、刀具等,公司已经提前准备好放入了工具箱中,工人们在工作中只需要从附近的工具箱中随时取用即可。“工人们必须把他们所使用的工具的特定标记和标签放回他们正在使用的系统中,这样公司就可以监控工具的使用情况,对生产飞机所需的工具实施更好的总量管理,”威拉诺威瓦说。这意味着公司能够更加有效地跟踪所有的工具并补充供应品。洛克希德?马丁公司的官员们指出,工厂中没有过多数量的供应积压,这就意味着成本的节省。

为了保持F-35战斗机生产线的稳定运行,洛克希德公司极力想说服合作国家增加它们飞机预订的数量,这样可以为所有潜在的买主降低飞机的售价。英国、意大利、荷兰、土耳其、加拿大、丹麦和挪威都已经交了保证金以帮助飞机的研制工作,据说新加坡也正在考虑加入这一计划。以色列已经提出一个五年期的国防计划,其中包括在2012年前购买25架联合攻击战斗机。

“在飞机刚刚开始生产的时候销量少,定价往往偏高,因此没有人愿在这个时候买飞机,”奥?布赖恩说。他绘制了一张从现在到2020年依时间而变化的飞机价格的走势图。“怎样让人们早点出手购买我们公司生产的飞机,而不是等到我们公司的飞机生产量达到最高水平以后再买,这对我们来说是一个很大的挑战,” 奥?布赖恩说。洛克希德?马丁公司目前正在为所有的飞机制定一种统一的价格。

F-35战斗机的价格始终是一个争论的焦点问题。各种各样的成本估价的可信性受到各国政府审计的质疑。洛克希德?马丁公司说,F-35A传统型号战斗机的单位成本按照2002年的美元价格计算不到五千万美元。根据同样的审计计算,F-35B和 F-35C型战斗机的单机价格约为六千万美元。然而,联邦政府审计总署去年的一份审计报告按照2008年的美元价格估计F-35战斗机的价值为9760万美元。挪威最近要求美国政府就一项2016年到期的48架F-35战斗机的购买项目提供信息。洛克希德公司估计,按照2008年美元的价格,每一架F-35战斗机的价格约为5650万美元,附加220万美元的辅助性任务设备,如防撞的拱架、武器外挂点和头盔显示系统等。

如果合作国家进行早期定货,那么它们得到的价格可能会有所降低,具体得看这些国家所要求的交货时间以及它们的定购数量,洛克希德公司说。为了应对产量的持续攀升,洛克希德公司的工厂经理们正在同供应商们共同致力于建立起一个遍布世界各地的高度复杂的各种零部件供应链。诺斯罗普?格鲁曼公司正在它位于加利福尼亚州的帕尔姆达尔的工厂中建造飞机的中部机身,英国的航空航天系统公司正在英国萨默斯伯里建造飞机的尾部部分,当这些系统大部分安装完毕以后,这些机身的不同部分将抵达洛克希德公司的厂房。洛克希德?马丁公司的官员们称,要确保所有这些不同的部分在需要的时间抵达需要的地点以满足飞机生产和制造的要求,这也是一个严峻的挑战。

“我们在这里怎样把所有那些国家结合在一起进入生产程序,我认为这一问题我们已经描述得很多了,”威拉诺威瓦说。如果沃斯堡的生产线取得圆满的成功,公司还将计划在意大利修建一个末端装配和检测设施,以使公司能够满足定货的需求。意大利工厂的工人们生产战斗机的速度会较低,但是他们将使用与美国洛克希德?马丁公司工厂中的工人们完全相同的工具。还有一个有争议的问题没有得到有效的解决,那就是F-35战斗机的发动机问题。国防部选中了由普惠公司生产的F-135发动机作为首选,由通用电气公司和劳斯莱斯公司生产的F-136发动机作为备用发动机。但是五角大楼的官员后来决定,为了节省开支取消采用通用电气公司的发动机。国会的几位议员不同意这项提议,他们正在努力保留这一款发动机。

洛克希德公司的官员们称他们在这一问题上保持中立,但是他们强调他们不希望有任何一项关于发动机的决定会增加开支或是造成F-35战斗机项目工程的延期。“我们不能承担这种费用的增加,”奥?布赖恩说。

就在洛克希德公司正在积极工作准备应对F-35战斗机的全面高速生产的时候,这一项目仍然面临着政治方面的阻碍,五角大楼审计人员也指控洛克希德?马丁公司没有正确地管理这一项目。国防合约管理局2007年11月的一份报告称,它们发现洛克希德公司的军用飞机分公司违背了被称为“实得值管理系统”的基于契约需求的跟踪与管理成本的行业方针。“实得值管理系统”可以帮助承包商和政府在问题失控之前检查并发现潜在的成本问题。国防合约管理局对洛克希德公司如何管理F-35、F-22“猛禽”和F-16战斗机的项目进行了调查,这一机构说洛克希德公司违背了19条到32条行业规范。例如,洛克希德?马丁公司使用它的管理预备金来改变内部和转包合同的运营水平和超支情况,国防合约管理局说。管理预备金本来是用来解决非预期的问题,而不是用来改变转包商的超支问题的。报告称管理预备金的不当运用最终会导致联合攻击战斗机项目中试验飞机和试验飞行的减少。负责采购与技术的副国防部长帮办詹姆斯?I?芬利对政府监管项目说,是上个世纪90年代采购制度的改革造成了五角大楼和承包商对“实得值管理系统”重视程度的降低。

本月早些时候举行的一次参议院武装力量委员会听证会上,五角大楼采购主席约翰?扬说,国防合约管理局的报告提醒政府要对洛克希德的战斗机项目进行一个广泛的审视。他说,洛克希德?马丁公司同意实施一项由12个步骤组成的计划来解决国防合约管理局提出的问题。约翰?扬告诉参议院武装力量委员会说,“对洛克希德公司出现的每一个重要步骤的失误,我们将减少对其1000万美元的投资。”

作为对参议员们关于联合攻击战斗机项目的质疑的回应,约翰?扬说五角大楼面临着一个艰难的决定。如果国防部选择放缓这一计划,对既有的原型机进行附加的测试,将会增加完成项目所需要的时间和成本。如果可能的话,五角大楼准备以较低的速度开始生产,并在明确所有的风险的情况下,按照现在制定的计划开始全速的生产。

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