一般的なプロファイル
沿革と今後の動向
ウィルバー ライトとオービル ライトが 1903 年に初飛行に成功したとき、航空機の製造は実験者や冒険家の小さな工場で行われていた技術でした。 第一次世界大戦中に軍用機が行った小さいながらも劇的な貢献は、製造をワークショップから大量生産に移行するのに役立ちました。 第 600 世代の航空機は、戦後の通信事業者が、特に郵便や速達貨物の運送業者として、商業分野に参入するのに役立ちました。 しかし、旅客機は与圧されておらず、暖房も不十分で、悪天候の上空を飛行することはできませんでした。 これらの欠点にもかかわらず、旅客旅行は 1936 年から 1941 年にかけて 1950% 増加しましたが、それでも経験した人は比較的少数でした。 第二次世界大戦中の航空技術の劇的な進歩とそれに伴う空軍力の使用は、米国、英国、およびソビエト連邦での戦争を生き延びた航空機製造能力の爆発的な成長を促進しました. 第二次世界大戦以来、戦術ミサイル、戦略ミサイル、偵察衛星、航法衛星、有人航空機は、かつてないほどの軍事的重要性を帯びてきました。 衛星通信、地理監視、気象追跡技術は、商業的に重要性を増しています。 1993 年代後半にターボジェットを搭載した民間航空機が導入されたことで、空の旅がより速く快適になり、商用空の旅が劇的に成長し始めました。 1.25 年までに、世界中で年間 2013 兆 XNUMX 億マイル以上の乗客が飛行しました。 この数字は、XNUMX 年までにほぼ XNUMX 倍になると予測されています。
雇用形態
航空宇宙産業の雇用は非常に周期的です。 欧州連合、北米、および日本における航空宇宙の直接雇用は、1,770,000 年の 1989 でピークに達した後、1,300,000 年には 1995 に減少し、米国と英国で多くの雇用が失われました。 独立国家連合の大規模な航空宇宙産業は、ソビエト連邦の崩壊後、大幅に混乱しました。 小さいながらも急速に成長している製造能力は、インドと中国にあります。 大陸間および宇宙ミサイルと長距離爆撃機の製造は、主に米国と旧ソビエト連邦に限定されており、フランスは商業的な宇宙発射能力を開発しています. 短距離戦略ミサイル、戦術ミサイルと爆撃機、商用ロケット、戦闘機は、より広く製造されています。 大型の民間航空機 (100 席以上の座席数を持つもの) は、米国およびヨーロッパに拠点を置くメーカーによって、または協力して製造されています。 リージョナル航空機 (座席数 100 未満) とビジネス ジェットの製造は、より分散しています。 主に米国を拠点とする民間パイロット向けの航空機の製造は、18,000 年の約 1978 機から 1,000 年には 1992 機未満に減少し、その後回復しました。
雇用は、軍用機、民間航空機、ミサイル、宇宙船、および関連機器の製造にほぼ均等に分割されています。 個々の企業内では、エンジニアリング、製造、および管理職がそれぞれ、雇用人口の約 80 分の XNUMX を占めています。 男性は、航空宇宙工学および製造労働力の約 XNUMX% を占めており、高度に熟練した職人、エンジニア、および製造管理者の圧倒的多数が男性です。
業界区分
政府と民間の顧客のニーズと慣行が著しく異なるため、通常、航空宇宙メーカーは防衛企業と商業企業、または大企業の一部門に分割されます。 機体、エンジン (パワープラントとも呼ばれる)、およびアビオニクス (電子ナビゲーション、通信、および飛行制御機器) は、通常、別々のメーカーから供給されます。 エンジンとアビオニクスはそれぞれ、旅客機の最終コストの XNUMX 分の XNUMX を占める可能性があります。 航空宇宙の製造には、膨大な数のコンポーネントの設計、製造、組み立て、検査、テストが必要です。 製造業者は、ニーズを満たすために、相互に接続された一連の下請け業者と外部および内部のコンポーネントのサプライヤーを形成してきました。 経済、技術、マーケティング、および政治的な要求により、航空機の部品およびサブアセンブリの製造のグローバル化が進んでいます。
製造材料、設備およびプロセス
材料
機体は、もともと木と布でできていましたが、金属の構造部品に進化しました。 アルミニウム合金は、その強度と軽量さから広く使用されています。 ベリリウム、チタン、マグネシウムの合金も、特に高性能航空機で使用されています。 高度な複合材料 (プラスチック マトリックスに埋め込まれた繊維の配列) は、金属コンポーネントの強力で耐久性のある代替品のファミリーです。 複合材料は、現在使用されている金属と同等またはそれ以上の強度、軽量、優れた耐熱性を提供し、軍用機では機体のレーダー プロファイルを大幅に縮小するという追加の利点があります。 エポキシ樹脂系は、航空宇宙で最も一般的に使用される複合材料であり、使用される材料の約 65% を占めています。 ポリイミド樹脂システムは、高温耐性が必要な場合に使用されます。 使用される他の樹脂系には、フェノール樹脂、ポリエステル、およびシリコーンが含まれます。 脂肪族アミンは、硬化剤としてよく使用されます。 支持繊維には、グラファイト、ケブラー、ガラス繊維が含まれます。 安定剤、触媒、促進剤、酸化防止剤、および可塑剤は、望ましい一貫性を生み出すための付属品として機能します。 追加の樹脂系には、飽和および不飽和ポリエステル、ポリウレタン、およびビニル、アクリル、尿素、およびフッ素含有ポリマーが含まれます。
プライマー、ラッカー、エナメル塗料は、脆弱な表面を極端な温度や腐食状態から保護します。 最も一般的なプライマー塗料は、クロム酸亜鉛と拡張顔料で着色された合成樹脂で構成されています。 速乾性があり、トップ コートの密着性を高め、アルミニウム、スチール、およびそれらの合金の腐食を防ぎます。 エナメルとラッカーは、外装の保護コーティングと仕上げとして、および色の目的で下塗りされた表面に適用されます。 航空機用エナメルは、乾性油、天然および合成樹脂、顔料、および適切な溶剤でできています。 用途に応じて、ラッカーには樹脂、可塑剤、セルロースエステル、クロム酸亜鉛、顔料、増量剤、および適切な溶剤が含まれる場合があります。 ゴム混合物は、塗料、燃料電池のライニング材料、潤滑剤と防腐剤、エンジンの取り付け、防護服、ホース、ガスケット、およびシールで一般的に使用されています。 天然および合成油は、エンジン、油圧システム、および工作機械の冷却、潤滑、および摩擦の低減に使用されます。 航空ガソリンとジェット燃料は、石油ベースの炭化水素に由来します。 高エネルギーの液体および固体燃料は、宇宙飛行用途があり、本質的に危険な物理的および化学的特性を持つ物質を含んでいます。 このような物質には、液体酸素、ヒドラジン、過酸化物、およびフッ素が含まれます。
最終的な機体の一部にならない多くの材料が製造プロセスで使用されます。 製造業者は、使用を承認された数万の個々の製品を持っている可能性がありますが、常に使用されている製品ははるかに少なくなります. メチルエチルケトンやフレオンなどの環境に有害な変種は、より環境に優しい溶剤に置き換えられており、大量かつ多様な溶剤が使用されています。 工具にはクロムとニッケルを含む鋼合金が使用され、切削工具にはコバルトと炭化タングステンを含む超硬合金ビットが使用されます。 以前は金属成形プロセスで使用されていた鉛は、現在ではほとんど使用されておらず、カークサイトに置き換えられています。
航空宇宙産業では、合計で 5,000 を超える化学物質および化合物の混合物が使用されており、そのほとんどは複数のサプライヤーから提供されており、多くの化合物には XNUMX ～ XNUMX の成分が含まれています。 一部の製品の正確な構成は専有または企業秘密であり、この異質なグループの複雑さを増しています。
設備と製造工程
機体の製造は通常、大規模な統合工場で行われます。 新しいプラントには、多くの場合、制御された補給空気を備えた大量の排気換気システムがあります。 特定の機能のために局所排気システムを追加することができます。 ケミカルミリングと大型コンポーネントの塗装は、蒸気やミストが一時的に漏れる密閉された自動化されたランクまたはブースで日常的に行われています。 古い製造施設では、環境ハザードの制御がはるかに不十分になる可能性があります。
高度な訓練を受けたエンジニアの大規模な幹部が、航空機や宇宙船の構造特性を開発および改良します。 追加のエンジニアは、コンポーネント材料の強度と耐久性を特徴付け、効果的な製造プロセスを開発します。 以前はエンジニア、製図者、および技術者が行っていた計算および製図作業の多くが、コンピューターに引き継がれています。 統合されたコンピューター システムを使用して、紙の図面や構造のモックアップの助けを借りずに航空機を設計できるようになりました。
ものづくりは加工から始まります。つまり、素材から部品を作ることです。 製作には、工具と治具の製作、板金加工、機械加工、プラスチックと複合加工、およびサポート活動が含まれます。 ツールは、金属または複合部品を構築するためのテンプレートおよび作業面として構築されます。 ジグは、切断、穴あけ、および組み立てをガイドします。 胴体のサブセクション、ドア パネル、翼と尾翼の外板 (外面) は、通常、精密に成形、切断、化学処理されたアルミニウム シートから形成されます。 機械の操作は、多くの場合コンピュータ制御されています。 レールに取り付けられた巨大なミルは、単一のアルミニウム鍛造品から翼桁を機械加工します。 小さな部品は、ミル、旋盤、グラインダーで正確に切断され、成形されます。 ダクトは、板金または複合材から形成されます。 フローリングを含む内装部品は、典型的には、ハニカム内部を覆う薄いが剛性の外層の複合材またはラミネートから形成されます。 複合材料は手作業または機械で積層され (慎重に配置され成形された重なり合う層に入れられ)、オーブンまたはオートクレーブで硬化されます。
組み立ては、構成部品をサブアセンブリに組み立てることから始まります。 主要なサブアセンブリには、翼、スタビライザー、胴体セクション、着陸装置、ドア、および内装部品が含まれます。 主翼の組み立ては特に骨の折れる作業で、多数の穴を外板に正確にドリルで開け、皿穴をあける必要があり、後でリベットを打ち込みます。 完成した翼は、漏れのない燃料コンパートメントを確保するために内側から洗浄され、密閉されています。 最終組み立ては巨大な組み立てホールで行われ、その中には世界最大の製造棟もあります。 組立ラインは、所定の機能が実行される間、機体が数日から１週間以上留まるいくつかの連続位置を含む。 各位置で多数の組み立て作業が同時に行われるため、化学物質への交差暴露の可能性が生じます。 部品とサブアセンブリは、台車、特注のキャリア、天井クレーンで適切な位置に移動されます。 機体は、着陸装置と前脚が取り付けられるまで天井クレーンで位置間を移動します。 後続の移動は牽引によって行われます。
最終組立中、胴体セクションは支持構造の周りで一緒にリベットで留められます。 フロアビームとストリンガーが取り付けられ、内部は防食コンパウンドでコーティングされています。 前部と後部の胴体セクションは、主翼と主翼スタブ (主燃料タンクおよび航空機の構造的中心として機能する箱状の構造) に結合されます。 胴体内部はガラス繊維断熱材のブランケットで覆われ、電気配線とエアダクトが取り付けられ、内部表面は装飾パネルで覆われています。 次に、一般的に統合されたパッセンジャーライトと緊急酸素供給を備えた収納ビンが設置されます。 組み立て済みの座席、ギャレー、洗面所は手で動かし、フロア トラックに固定することで、航空会社のニーズに合わせて客室を迅速に再構成できます。 動力装置と着陸装置と前脚が取り付けられ、アビオニクス コンポーネントが取り付けられます。 完成した航空機を別の換気の良い塗装ハンガーに牽引する前に、すべてのコンポーネントの機能を徹底的にテストします。そこで、保護プライマー コート (通常は亜鉛クロメート ベース) が適用され、続いてウレタンまたはエポキシの装飾的なトップ コートが適用されます。ペイント。 納入前に、航空機は一連の厳格な地上および飛行試験を受けます。
実際のエンジニアリングおよび製造プロセスに従事する労働者に加えて、多くの従業員が作業の計画、追跡、検査、部品およびツールの移動の迅速化に従事しています。 職人は電動工具をメンテナンスし、刃物を作り直します。 建物のメンテナンス、清掃サービス、地上車両の操作には、大勢のスタッフが必要です。