大多数男孩在他们年轻的时候都会做塑料飞机模型。事实上，对许多孩子来说，这是他们第一次接触组装过程。
建立模型平面的关键步骤之一涉及将机身的右半部和左侧粘在一起。一对中西部兄弟，艾伦和戴尔·克拉普梅尔，从未忘记过这种经历。他们也没有超过它。他们采取了概念，并将其应用于单引擎飞机的大规模生产的方式。
Klapmeiers和他们的公司Cirrus Design Corp.(德卢斯，MN)彻底改变了通用航空业。该公司使用复合材料制造了一种广受欢迎的四座、310马力的飞机，名为SR22。该公司还销售SRV和SR20车型，这两款车型的发动机比顶级的SR22要小。此外，Cirrus目前正在设计SRS，这是一款运动型双座衍生车型。
所有卷心飞机的关键特征是它们的全复合结构。机身，翅膀和其他部件在玻璃纤维中模制，允许光滑，弯曲的外观，而没有传统的铝空机构上的铆钉线。
复合材料装配总监Lynx Johnson说:“与制造中使用的其他材料相比，复合材料提供了许多优势。”“它们非常灵活。与金属提供的限制相比，您可以创建复杂和无缝的形状。
“我们能够利用玻璃纤维、碳和封闭电池芯材料制造复杂的部件形状，这些可以通过加热形成，”Johnson解释说。
“在非复印件设计中，相同的过程将利用机械紧固的多个部件，这增加了飞机的时间和重量。[Composites]为我们提供限制部分制造，改善我们生产中流量和限制组装步骤的能力。“
复合机构也比铝更容易维护和修复。“成本和耐用性是使用复合材料的巨大方面，”复合生产总监Tom Haggy说。“复合零件强，耐用，在许多情况下，可修复在该领域中的方法[大多数情况]。”
除了复合机身结构外，时尚的卷心架飞机还通过两种创新功能，使其对业主有吸引力：降落伞和玻璃驾驶舱。据汤姆巴特，制造业执行副总裁汤姆巴特，首次飞机所有者占Cirrus销售的近30％，因为该公司的产品具有安全且易于飞行的声誉。“每一项设计都是通过试点安全，舒适和易于操作的，”他指出。
西拉斯开创了带降落伞飞机的独特概念。卷云机身降落伞系统(CAPS)是该公司生产的所有飞机的标准配置。飞机顶部有一个洞，里面装有一个弹道降落伞，一旦发生灾难性事件，比如空中碰撞，这个降落伞就会和火箭一起展开。
通过粘合到机身中的重型kevlar线束，2,400平方脚降落伞连接到平面上。自从5年前的第一个CAPS部署以来，该设备已被认为是节省了25个Cirrus飞行员和乘客的生命。
另一个关键特征是玻璃驾驶舱。所有Cirrus Planes都使用曲线仪表板在汽车仪表板上进行建模。而不是模拟仪器的传统SMORGASBORD，拨号和仪表，可以令人恐惧和难以阅读，每架飞机都配备了两个10英寸的电脑显示器。
最近，Cirrus进一步迈出了一步。它现在提供基于Garmin的12英寸屏幕和键盘而不是拨号。除了天气，地形和空中交通之外，屏幕呈现了显示关键信息的生动图形，如速度，方向和高度。综合愿景和“天空高速公路”技术也被添加为Cirrus Pilot的其他选择。
Cirrus设计公司每月组装超过75架飞机。
一个不断增长的市场
Cirrus是一般航空业增长最快的公司之一。事实上，它一直在制造世界上最畅销的飞机，即过去6年的SR22。2007年，Cirrus送了703架新飞机。目前，每天四次飞机完成。“在过去的50年里，没有另一个初创飞机制造公司，以完成CIRRUS的赛，”艾伦·克拉普梅尔，主席兼首席执行官。“[我们]在第二次世界大战以来，没有其他航空公司已经完成了什么，通过在原始交付的前7年内生产3,000架飞机。SR22已成为地球上最畅销的飞机。自从[我们送达我们的第一架飞机]九年前，我们已经恢复了一个下垂的通用航空业。“
通用航空是指除定期商业航空公司和军用飞机外的所有航空公司。根据美国通用航空制造商协会(GAMA, Washington, DC)的数据，在美国，每年有1.66亿乘客乘坐通用航空飞机，如单引擎活塞飞机、直升机、涡轮螺旋桨飞机和商务飞机。通用航空将近70%的飞行时间是用于商务目的。
飞机需求正在增加。例如，GAMA声称，通用航空飞机市场在2006年达到了历史最高水平——比2005年增长了24%。去年，销售额增长了17%。
GAMA总裁皮特•邦斯(Pete Bunce)表示:“我们看到了行业创新的影响和加速贬值的影响。”“该行业的所有领域都在上扬，这使人们对该行业持续复苏感到乐观。
“越来越多的公司正在利用商业涡轮机飞机私人旅行的效率，我们看到活塞市场的类似趋势，公司员工选择飞往他们的商业目的地，”补充道。“我们也看到了安全增强的高级航空电子设备在越来越多的活塞飞机上成为标准设备的影响。”
美国国家航空航天局（美国宇航局，华盛顿州NASA，华盛顿特区）一直在推动革命性的空中交通管理概念被称为“天空中的高速公路”，这可能会促进诸如CIRRUS SR22等个人飞机的额外需求。通过利用先进的GPS和计算机技术，预计将使一般的航空更容易和更安全。
美国宇航局官员最近展示了一种小型飞机运输系统(SATS)，这是一种使用高科技制导工具的点对点旅行计划。它的目标是让旅客避开负担过重的中心辐射型机场系统，而选择遍布美国各地的数千条小型飞机跑道。
根据美国航空运输协会(Hampton, VA)的说法，SATS可以缓解主要机场的拥堵，比如芝加哥的奥黑尔机场(O’hare Field)，最多可以减少10%。通过使用防撞系统和平视显示器，SATS将使小型机场在各种天气条件下都更容易进入。
还有期望对Air Taxi服务的需求不断增长，以改变一般的航空市场。Air Taxi协会（亚特兰大）总裁Joe Leader表示，目标是提供商业航空公司的个人航空旅行。他声称它代表了“空中旅行中的下一个演变。这是关于让人们拥挤的道路和直飞航班的开放式天空。“
“The air taxi concept has been successful because people sense there’s a high ratio of value to cost,” says Steve Hanvey, CEO of Smart Air Travel Solutions Air (SATSair, Greenville, SC), which serves customers in the Southeast and operates a fleet of Cirrus SR22 aircraft. “Utilizing the piston single-engine airplane in such a manner is an industry-changing event. We are introducing a new segment of the population to the tremendous lifestyle advantages that can only be obtained through personal aviation.”
复合材料使得Cirrus能够限制零件制造，改善流程并消除组装步骤。
穿着层次
建造Cirrus飞机涉及三个关键生产过程：放置，粘接和装配。每架飞机由120个复合零件组成，在大叉子ND的170,000平方英尺的植物中制造。然后由卡车运送到Duluth的最终装配线，距离达到260英里。该公司每天生产约400份，这是相当于3.3架飞机。“但是，我们每月均超过8,000个零件，”Haggy指出。
机身皮肤需要最长的制作。每个都需要超过6小时，因为零件的尺寸和复杂性。“许多玻璃纤维预浸料普雷普普雷普进入建设每个部分，并管理这些构建一直是我们业务的一个焦点超过10年，”Haggy说。
例如，机身皮肤在最厚的点处包含30多层玻璃，完成时重约65磅。“曾经，机身花了119多个小时来生产，”赫吉解释道。“随着精益概念的应用，我们在24小时内完成这些建筑物。”
预浸渍的玻璃纤维有在大型桌子上布置的片材。计算机控制的斜切器产生各种大型和小床单，符合每个部分的尺寸和尺寸。
然后一组操作员将这些碎片放入模具中。一旦成型完成，真空压力被施加到模具上以去除多余的空气。装袋后，每个模具被放入巨大的烤箱中，根据零件的大小和复杂程度，在高温和不同的时间下进行烹饪。
模具曾经用玻璃纤维制成，这是成本效益且易于改变的。但是，Cirrus正在使用更多的钢模，因为它们更加强大。
Haggy说:“在制作具有更高工程变更可能性的工具时，已经使用了带有高温凝胶涂层的玻璃纤维模具。“随着我们的发展，我们越来越多地使用钢模具。它的膨胀系数和机加工和维修能力，以及它的耐用性，一直是我们的生产环境的成功组合。我们还在研究一些温度更高的预浸成型材料，这些材料具有更高的表面光洁度，往往比旧的凝胶涂层型模具更坚固。”
根据HAGGY，制造复合零件的最大挑战是对商店环境的环境控制。“我们目前的系统在1到2点内管理湿度和温度程度的环境，”他解释道。
大福克斯工厂的成功吸引了大型航空航天制造商的注意。例如，波音公司位于北纬140英里(约合140公里)的温尼伯(Winnipeg)工厂的工程师在研发新787客机时，就在西瑞斯研究了复合材料生产技术。
在两个机身侧面粘合在一起之后，它们开始类似于飞机。
建筑复合零件
在这些复合部件抵达德卢斯(Duluth) 20万平方英尺的Cirrus工厂后，操作员开始将所有部件组装在一起。复合材料制造的最大挑战之一是协调装配过程中的固化时间表的能力。“通过设计，工具和精益实践可以改善很多东西，但固化是一个不变的，”约翰逊说。“我们通过利用初始治疗来克服这次障碍，这在更短的时间内获得处理力量，并通过战略性地在过程中进行战略性。”
最后的固化步骤，或固化后，需要在更高的温度下持续更长的时间。约翰逊解释说:“这是获得树脂和粘合剂的最终强度和玻璃化转变温度的过程中的关键部分。”“根据应用情况，我们使用了一系列双组分环氧粘合剂。”
卷心依靠专有的结构胶粘剂混合物。“我们对二级结构具有交替粘合剂，这在固化和应用方面具有更大的灵活性，”约翰逊说。“我们还使用柔性环氧树脂或多硫化物粘合剂和用于燃料舱的密封剂和有限的铝至玻璃纤维键合。”
固化，特别是固化后，是复合生产过程中最长的循环时间。“治愈机身和机翼的最有效方法是在一个非常大的空气循环烤箱中，”约翰逊说明。
Johnson补充道:“随着工具技术的进步，我们从17步流程转变为8步流程，只用了一半的时间就减少了9个人。”“由于我们所保持的公差，我们也能够在制造周期的早期执行装配步骤。”
Cirrus的工程师已经开发了各种各样的夹具和夹具，可以节省时间和提高效率。约翰逊说:“我们尽量用有限数量的连接部件来保持固定装置的简单性。”胶粘剂和树脂会迁移到固定装置上，认真的模具设计有助于防止这种情况发生。
“我们对工具和夹具制造有核心竞争力，”约翰逊增加。“一些工具是基于复合的，金属基或金属和复合材料组合。我们的所有工具都是成功的，因为我们的工程和工具部门的联合设计努力。他们从概念中一起工作，并确保遵循制造实践的设计。“
Cirrus利用第三方公司来帮助设计和制造更大的固定装置。例如，它曾与一家在大容量汽车行业和小容量战斗机制造方面都有经验的公司合作。
Johnson说:“新的工装继续使我们的公差更紧，耐久性更好。“随着工具的进步，增加我们的构建周期变得越来越容易。”
卷云的工程师们使用一个大的翻盖夹具来组装每个机身。机身左面板、右面板、地板、斜面防火墙和尾翼结构这五个主要部件被倒置装入夹具中，然后对齐。
在操作者手动涂抹粘合剂之前，要先清除灰尘和其他颗粒。面板被放置在窗户和门的开口上，使热量在固化阶段在整个机身中循环。完整的机身重270磅。
“由于所涉及的系统和部件的数量，”翼结构组件比机身更复杂“，”约翰逊说。“我们的翼线有18个电台。这些区域被分为六个细胞，其中两个是初级粘合和两个复合精加工（修剪和穿透）和各种组装站。加油箱，导航灯，控制系统硬件布线和其他物品。当它离开我们的最终牢房时，翼是100％完整的。“
一旦整个翼翼被组装，操作员将其附加到着陆齿轮，机身降低到位。然而，用金属硬件连接机翼。机翼组件采用硬件与粘接机械固定，以进行持续的适航和现场服务，包括维修，更容易。
最终的装配线由12个站组成，由多个子组件工作组支持。线束安装和防火墙构建是该过程的第一步。最后一步是内部安装，然后是飞行测试。
所有飞机都需要3到10小时的测试。然而，Duluth的严酷冬季天气有时可以使公司随时提供98％的目标是相当具有挑战性的。
一些飞机部件是外包的，比如线束、座椅、引擎、起落架和降落伞系统。“我们与所有供应商密切合作，以建立准备安装的部件，消除了需要额外的组装，”完成中心主任Jerry Heizler说。“总装配时间约为18天，包括复合焊在内的55个线位。”
安装降落伞系统使Cirrus装配线与其他飞机工厂不同。它安装在最终装配线的末端，在油漆站之前。Heizler表示安装了大约需要3个小时的系统，包括拉线和降落伞本身。
“这次不包括安装粘合的支撑桶和附着带子，将其放置在皮肤中作为复合构建过程的一部分，”Heizler注意到。“装配过程具有一些特殊要求，包括爆炸性处理，存储，专业培训和测试。”推进单元持续到最后，因此在组装期间没有意外部署的可能性。
操作员安装仪表板中使用的线束。
精益制造成功
几年前，Cirrus向飞机生产引入了精益的制造原则。“虽然精益制造已成为一个经常重复的短语，但Cirrus已经能够真正拥抱这些原则，”Bartoe说。到目前为止，这些努力帮助德卢斯和大福克斯工厂简化了运营。“使用精益应用程序来减少生产时间是我们降低成本、控制消耗品、废料和加班的关键因素，”Haggy说。“例如，我们集成了夹层切割技术和更快的驱动系统。
“此外，我们为我们的核心层压生产部件添加了五轴铣床，”毛皮补充说。“未来的运营将包含零件的机器人修剪，可能的就地固化，以及用于制造零件的预浸料皮层的激光放置。”
自实施精益制造原则以来，由于持续改进努力，最终的装配线始终变化。“我们专注于废物删除，并有一个非常快速的回应来做出任何需要的变化，”希兹勒说。“随着我们提高日常生产率，装配线将看到布局的额外变化，允许改进的流量。
“专注于蜂窝制造，即时部分建设，即插即用思维使我们能够实现2.5小时的时间，”Heizler指出。“通过消除浪费，我们已经移动了许多耗时的进程上游，这有助于减少最终的汇编时间。我们已经看到了降低消耗品成本，过程时间和吞吐量的巨大收益。“
最大的努力之一是将企业的所有权降低到各个层次。例如，所有操作人员都经过交叉培训，因此他们可以执行几种不同的装配任务。
“我们拥有世界上最好的技术人员，”Heizler索赔。“他们可以告诉你缺陷率是多少，树脂成本多少克，平均周期时间是当天的速度。让他们知道指标并拥有业务推动更高的重视细节，并实现持续变化。“那种团队努力应该让Cirrus飞得很高，长时间来。一种
Cirrus认为，具有单一发动机的“个人射流”的市场上有一个日益增长的市场。
喷射通量的未来？
Cirrus Design Corp.（Duluth，MN）的工程师开发了一种新型的喷射动力飞机，可以易于操作和低成本。Cirrus董事长兼首席执行官Alan Klapmeier认为，有一个具有单一发动机的“个人喷气式”的市场。Cirrus最近推出了Vision SJ50。它的特点是一个独特的v型尾部和一个角度背包安装的涡轮发动机由威廉姆斯国际公司(寨湖，MI)制造。复合材料机身可容纳7名乘客在增压舱。
“我们称它为私人飞机，不是因为它的大小，而是因为它是我们SR22系列的自然延伸，”克拉普迈尔说。“和SR22一样，这架飞机也是自主飞行的，它将配备创新功能，包括机身降落伞系统。”
根据Klapmeier的说法，这个新兴课程的个人喷气机是在高性能活塞单引擎飞行中的某个地方，并成为一种新的快速增长的市场部门，称为非常轻的喷气机。他声称，这种新的交通方式将补充非常轻的喷射课，并遵循他公司的哲学来发展个人航空业。
“喷气式飞机游览航空公司飞行级别，便于便于客人，距离航空公司业务不足的数千个本地机场，”Klapmeier指出。“
Cirrus预计到2011年将增加产量。所有复合零件都将在公司的Grand Forks，ND中的设施进行，而组件将在Duluth的专用装配线上组装。然而，最终组装可以在一个可用于喷射器和传统活塞飞机的一个柔性线上进行。
