飛機(jī)壁板按制造技術(shù)來(lái)分，主要有機(jī)加壁板、鉚接壁板、焊接壁板等，如圖1所示。整體機(jī)加壁板由于其生產(chǎn)效率低、材料利用率低等原因，目前在民用飛機(jī)制造中使用越來(lái)越少。相對(duì)于目前大量使用的鉚接壁板而言，焊接壁板具有諸多優(yōu)點(diǎn)，它不僅能極大地減輕構(gòu)件的重量，同時(shí)具有良好的氣密性,并能減少裝配工作量,提高生產(chǎn)效率。因此，基于焊接工藝制造的飛機(jī)壁板成為飛機(jī)——特別是民用飛機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。目前，空中客車公司已經(jīng)在A380等多種機(jī)型上采用了激光焊接的整體機(jī)身壁板制造技術(shù)。

然而，基于焊接的整體機(jī)身壁板制造技術(shù)，是當(dāng)代民機(jī)制造技術(shù)中的難點(diǎn)之一。在大型民用客機(jī)領(lǐng)域，目前僅有空客公司在其多個(gè)型號(hào)的機(jī)體結(jié)構(gòu)中采用了激光焊接壁板制造工藝。

針對(duì)大型客機(jī)焊接整體壁板制造技術(shù)，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了大量的系統(tǒng)性研究工作。以波音787、空客A380、A350為代表的新型客機(jī)由于大量采用輕質(zhì)高強(qiáng)整體壁板結(jié)構(gòu)，在減輕結(jié)構(gòu)重量、延長(zhǎng)使用壽命、降低維修成本方面有了顯著的進(jìn)步，典型代表之一就是結(jié)合新材料新工藝的新型高強(qiáng)鋁合金焊接壁板等機(jī)身結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)近十年的研究，空客公司將激光焊接機(jī)身壁板首先在A318飛機(jī)上得到應(yīng)用?？罩锌蛙嚬静捎眉す夂附蛹夹g(shù)將A318機(jī)身兩塊下壁板的蒙皮與桁條焊接成整體機(jī)身壁板，焊縫長(zhǎng)度達(dá)110m，從而使激光雙光束焊接技術(shù)在飛機(jī)整體壁板制造上有了突破性的應(yīng)用。在后續(xù)的A380、A340等機(jī)型上，機(jī)體焊接結(jié)構(gòu)用量不斷增加，A350上的焊縫總長(zhǎng)度更是達(dá)到1000m，如圖2所示。

相關(guān)資料表明，空中客車公司機(jī)身壁板采用的即是如圖3（a）所示的雙激光束雙側(cè)同步焊接工藝。對(duì)于民用客機(jī)機(jī)身壁板而言，如圖3（b）所示的單面焊接雙面成形工藝會(huì)對(duì)蒙皮完整性造成破壞，從而影響機(jī)身的氣動(dòng)外形；如果加以打磨等處理后服役使用，則會(huì)影響其疲勞壽命性能。由于T型結(jié)構(gòu)雙激光束雙側(cè)焊接工藝避免了傳統(tǒng)的T型結(jié)構(gòu)單面焊接雙面成形工藝對(duì)底板(蒙皮)完整性的破壞，同時(shí)該工藝對(duì)比傳統(tǒng)的鉚接工藝而言能極大地減,輕構(gòu)件的重量，因而在航空制造業(yè)中受到青睞。圖4即為空中客車公司A380激光焊接機(jī)身壁板結(jié)構(gòu)件。

機(jī)身壁板激光焊接是一個(gè)多系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作過(guò)程，一般認(rèn)為至少包括激光器系統(tǒng)、工裝夾具系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、焊接跟蹤與定位系統(tǒng)、焊接質(zhì)量在線保障系統(tǒng)等部分。單就激光器系統(tǒng)而言，據(jù)悉，德國(guó)和法國(guó)的空客公司就分別采用了不同類型的激光器，其中法國(guó)空客采用的是2臺(tái)Nd:YAG 固體激光器，而德國(guó)空客采用了2 臺(tái)CO2激光器。目前，國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)項(xiàng)目中，其機(jī)身激光焊接系統(tǒng)采用的是兩臺(tái)對(duì)稱的光纖激光器。雖然空客公司多個(gè)主流型號(hào)都采用了鋁合金焊接機(jī)身壁板結(jié)構(gòu)，然而，至今尚沒(méi)有其他企業(yè)完全掌握這一工藝。

攪拌摩擦焊接作為一種較新的技術(shù)，由于其加工過(guò)程峰值溫度低于被連接合金液相溫度，因而有常規(guī)熔化焊接所不具備的諸多優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)，攪拌摩擦焊接在腔體內(nèi)置焊縫的可達(dá)性、對(duì)于復(fù)雜曲線路徑焊縫的穩(wěn)定性等方面尚具有一定的局限性。然而，攪拌摩擦焊接在機(jī)體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已經(jīng)有諸多先例，主要應(yīng)用在對(duì)接結(jié)構(gòu)和搭接結(jié)構(gòu)中。

大量報(bào)道顯示，波音公司和洛克希德.馬丁公司在其產(chǎn)品C-17 和C-130 運(yùn)輸機(jī)中分別使用了攪拌摩擦焊接的地板結(jié)構(gòu)。同時(shí)，也有文獻(xiàn)報(bào)道稱，空客公司在其主流產(chǎn)品的機(jī)身結(jié)構(gòu)中大量使用攪拌摩擦焊接技術(shù)，但截至目前尚未有可信的證據(jù)。

關(guān)于攪拌摩擦焊接在飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，另一個(gè)被廣泛傳頌的型號(hào)就是美國(guó)Elipse公司制造的“全攪拌摩擦焊接N500商務(wù)飛機(jī)”，如圖5。

需要指出的是，“全攪拌摩擦焊接飛機(jī)”是一個(gè)不準(zhǔn)確的概念。同時(shí)，不可否認(rèn)的是，N500商務(wù)飛機(jī)的確在多個(gè)部位大量采用了攪拌摩擦焊接結(jié)構(gòu)。

另外，根據(jù)中國(guó)攪拌摩擦焊接中心的相關(guān)宣傳資料，我國(guó)正在研制的某型運(yùn)輸機(jī)中，其地板結(jié)構(gòu)采用了FSW技術(shù)制造。但是，截止目前，在國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)中，攪拌摩擦焊接機(jī)身結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還有較為遙遠(yuǎn)的距離。

我國(guó)大型客機(jī)項(xiàng)目研制方案中初步確定在機(jī)身部分位置壁板采用焊接制造工藝，考慮在前機(jī)身、中后機(jī)身的部分下壁板制造工藝中采用激光焊接工藝。針對(duì)目前我國(guó)大型客機(jī)設(shè)計(jì)方案中的機(jī)身壁板新型鋁合金焊接技術(shù)，前期有兩種備選方案，即激光焊接機(jī)身壁板與攪拌摩擦焊接機(jī)身壁板，如圖6所示。

截止目前，中國(guó)商飛公司已經(jīng)能夠焊接出1:1的激光焊接機(jī)身壁板結(jié)構(gòu)件和攪拌摩擦焊接機(jī)身壁板樣件。

由于焊接壁板具有顯著優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代飛機(jī)制造領(lǐng)域已得到較為廣泛地應(yīng)用。近年來(lái)航空制造業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)需求不斷對(duì)機(jī)體實(shí)施薄壁輕量化的改進(jìn)，飛機(jī)制造領(lǐng)域不斷嘗試采用焊接工藝生產(chǎn)機(jī)體壁板結(jié)構(gòu)件。然而，鋁合金大尺寸薄壁件的焊接工藝具有一定難度，特別是民用飛機(jī)近乎苛刻的質(zhì)量要求對(duì)飛機(jī)壁板的焊接工藝提出了極高的要求。要實(shí)現(xiàn)在機(jī)身壁板中大量采用焊接結(jié)構(gòu)，還有待更深入的研究和更豐富完善的實(shí)驗(yàn)。