基于三维模型的飞机数字化快速检测技术研究

随着飞机数字化设计与制造技术的发展,大型整体结构件用量的不断增加,以及民用飞机经济性与安全性要求的日益提高,对产品的制造精度也提出了更高要求,使产品检测难度日趋加大,从而对测量技术提出了新的需求,传统的测量技术已难以满足飞机零部件快速、高效、高精度检测要求.当前基于三维模型的数字化检测技术应用已成为打通飞机复杂零件与大尺寸零部件数字化设计、制造、检测一体化流程,提升检测效率与水平的关键环节.     

大型航空结构件精确制造技术研究及应用

飞机结构件曰趋大型化、复杂化,这对数控加工装备和数控加工技术提出了更高的要求,目前国内的数控加工精度已经达到亚微米级,但飞机结构件由于尺寸较大、易变形,其加工精度仅能达到0. 05-0.2mm,距数控加工精确制造的要求还存在一定的差距本文从结构特点、装备要求、工艺方法等万面,对大型航空结构精确加工技术进行了研究分析,指明了提高精确制造能力的方法和途径.     

面向飞机结构件加工的数控机床的发展方向

数控机床的发展极大地提高了航空制造技术的整体水平,同样,航空制造技术特别是飞机结构件加工的技术要求也加快了数控机床的发展历程,正是由于两者相互促进才使彼此得到共同的发展.文章从面向飞机结构件的技术要求出发,对未来数控机床发展方向进行了展望,包括高效数控机床的发展方向,难加工材料机床的发展方向,加工复合材料机床的发展方向以及数控系统的发展方向几个方面.     

大飞机关键制造技术

未来大飞机真正的竞争在于"制造",突破大型金属结构件的高效数控加工和先进成形技术、复合材料结构件的制造技术、飞机的柔性自动化装配技术、飞机制造数字化技术等关键制造技术,将有力推动我国大飞机项目的顺利开展。     

激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展

随着航空航天装备更加注重追求轻质、高效和高可靠性,设计中越来越多地采用复杂整体结构件和精密复杂结构件.由于单个结构件的尺寸和复杂性不断增加,对结构件加工制造要求日趋苛刻.同时,航空航天用钛合金等材料具有高熔点、难变形和难加工等特点,使得复杂整体结构件和精密复杂结构件的制造尤其困难.特别是越来越多的异形结构,传统的锻造、铸造、焊接、机加等成形工艺已无法满足结构件的设计和制造要求.因此,研究开发能够解决航空航天整体复杂钛合金结构件难加工甚至无法加工问题的制造技术途径,已成为先进制造技术的重要发展方向和前沿热点课题[1-2].     

大型铝合金机翼整体壁板加工变形控制技术

航空航天工业数字化设计及制造技术的快速发展,对现代飞行器的性能要求不断提高,飞机设计结构发生了变化,开始大量采用整体结构设计,如整体框、梁、壁板等零件,零件的大型化和结构整体化趋势日趋明显,以铝合金材料为主导的大型整体结构件在航空航天等领域获得了广泛的应用.由于这类零件具有轻量化、薄壁化和整体化的特点,采用数控加工方法已成为当前飞机产品中整体复杂结构件最主要的加工手段,是现代武器装备研制和生产中最主要的工艺方法.     

新型复杂航空结构件数控加工技术

数控加工与其他专业的复合加工技术,在新型航空结构件的生产中大量出现,例如复合材料构件、超塑成形钣金件、蜂窝芯体、焊接结构件,也要求其具有精确的曲面外形及孔系。新型飞机为了达到优异的机动性能、飞行性能、轻量化、长寿命、低成本制造等技术指标,对机身结构及发动机提出了更高的要求,并采用最先进、最前沿的设计技术与设计理念     

汤立民数字化制造技术专家

枭龙创造了我国航空工业研制周期最短纪录,您的团队是如何在短时间内攻克飞机大型复杂整体结构零件加工难关的? 汤立民:枭龙飞机是由中巴联合研制、面向国际市场的第三代战机,该机首次全面应用了数字化三维实体设计及制造技术.设计中大量采用整体结构件,翼身融合区大型整体框尺寸大并带有大量复杂交点、接头结构:"蚌"式进气道零件具有极为复杂的型面及高精度孔;关键部位零件采用了高强度沉淀硬化不锈钢PH13-8Mo材料,极难加工. 对此我们做了充分准备.项目开展过程中采取并行工程,边设计边制造,在飞机进行详细设计前就针对大型结构件的数控加工特点、实体建模的要求等问题与设计深入交流.     

并联机床在飞机结构件加工中的应用

新一代飞机的高性能、高质量、短周期和低成本研制要求,对制造技术尤其是结构件数控加工技术的发展提出了新的挑战.采用虚拟主轴的并联机床刚度重量比大、响应速度快、精度高、效率高,故在数控加工行业得到越来越多的关注.     

铝合金铸件与大飞机制造

铝合金铸造不但制造成本低,周期短,而且成形工艺性好,适合制成各种复杂形状,为结构件设计提供了极大的灵活性.国外现代铸造成形工艺、先进生产过程控制和检测技术保证了铝合金铸造零件的可靠性,使飞机用铸造铝合金零件设计的铸件系数CF采用了"1",充分发挥了铝合金铸件在飞机减重和降低制造成本方面的优势.     

基于飞机油箱模型形状特征油量测量切片步长选择方法研究

 在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法。此方法包括切片步长整体和局部选择两个过程,整体选择以实现相邻两切片平面所夹油箱模型体积近似相等为目的来确定切片步长,以体现油箱模型截面整体变化规律;局部选择以设计切片平面与截面突变平面重合或尽可能接近的方式,突出油箱截面的局部变化特征。实验结果表明：该切片步长选择方法较定步长方法能够建立更为合理、可靠的燃油质量特性数据库,从而提高了油量测量精度。     

二维翼段颤振的μ控制

 采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振鲁棒抑制。针对作者设计的二维翼段颤振主动抑制系统，通过理论与实验相结合的方法，建立了考虑沉浮方向阻尼和作动器模型参数不确定性的控制系统模型，设计了μ控制器，并对控制器做了降阶处理。数值仿真和风洞试验表明，μ控制器可有效地抑制颤振的发生，将颤振临界速度提高23.4%。相对于H_∞控制器，μ控制器的控制效果和鲁棒性更好。     

The effect of inlet conditions on the flow and heat transfer in multiple rotating cavity with axial throughflow

This paper discusses experimental results from two different build configurations of a heated multiple rotating cavity test rig.Measurements of heat transfer from the discs and tangential velocities are presented.The test rig is a 70% full scale version of a high pressure compressor stack of an axial gas turbine engine.Of particular interest are the internal cylindrical cavities formed by adjacent discs and the interaction of these with a central axial throughflow of cooling air.Tests were carried out for a range of non-dimensional parameters representative of high pressure compressor internal air system flows(Re up to 5×106 and Rez up to 2×105).Two different builds have been tested.The most significant difference between these two build configurations is the size of the annular gap between the(non-rotating) drive shaft and the bores of the discs.The heat transfer data were obtained from thermocouple measurements of surface temperature and a conduction solution method.The velocity measurements were made using a two component,LDA system.The heat transfer results from the discs show differences between the two builds.This is attributed to the wider annular gap allowing more of the throughflow to penetrate into the cavity.There are also significant differences between the radial distributions of tangential velocity in the two builds of the test rig.For the narrow annular gap,there is an increase of non-dimensional tangential velocity V/Ωr with radial location to solid body rotation V/Ωr=1.For the wider annular gap,the non-dimensional velocities show a decrease with radial location to solid body rotation.      

Abnormal Shape Mould Winding

为解决网格化芯模的缠绕问题,本文提出了复合材料面片缠绕机理;接着详细分析了面片缠绕过程中的芯模凹曲面上纤维滑线和架空现象,应用微分几何曲面理论和空间几何理论,提出判据及其解决方案;最后,针对飞机发动机进气道的缠绕成型,编制缠绕控制程序并进行相应的实验,验证了面片缠绕方法的可行性。     

基于H∞性能指标的质量矩拦截弹鲁棒控制

 以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础，利用微分几何的反馈线性化理论，得到一个解耦线性系统，考虑到拦截弹的鲁棒性要求和3个滑块的协调控制问题，提出采用双回路的设计方法，内回路采用线性二次调节器（LQR），外回路采用考虑混合灵敏度问题的H_∞控制设计。仿真结果证明了该方法动态性能满足设计要求，同时对系统参数的不确定性具有较强的鲁棒性。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

基于马赫数分布可控曲面外/内锥形基准流场的前体/进气道一体化设计

提出了一种高超声速飞行器乘波前体的外锥形基准流场设计方法,在锥面马赫数分布规律给定的条件下,通过有旋特征线法实现反设计,提高了基准流场设计的灵活性。该基准流场通过锥形"下凹"弯曲激波和波后等熵压缩波系压缩气流,可以在较短的长度内完成高效压缩。基于反正切马赫数分布外锥形基准流场设计的乘波前体具有较高的容积率,乘波特性良好且出口均匀,设计点时有黏升阻比为1.89。另外,基于该乘波前体和马赫数分布可控的内收缩进气道给出了一种双乘波的前体与进气道一体化设计方案,实现了内外流分别独立乘波,充分发挥了乘波前体和内收缩进气道的各自优势。     

Potentials of manufacture and repair of nickel base turbine components used in aero engines and power plants by laser metal deposition and laser drilling

IntroductionExpensive turbine parts like HPT(HighPressure Turine)blades or vanes are replaced bynew parts in case of damage.For example theburn through of the inner side of a blade or vane(Figure 1)is a frequently appearing damage,which cannot be repaired…     

Enhancing the efectiveness of film cooling

Advanced gas turbine stages are designed to operate at increasingly higher inlet temperatures to increase thermal efficiency and specific power output.To maintain durability and reasonable life,film cooling is needed in addition to internal cooling,especially for the first stage.Film cooling lowers material temperature by forced convection inside film-cooling holes and by forming a layer of coolant about component surfaces to insulate them from the hot gases.Unfortunately,each cooling jet forms a pair of counter-rotating vortices that entrains hot gas and causes the film-cooling jet to lift off from the surface that it is intended to protect.This paper gives an overview of efforts to enhance the effectiveness of film-cooling.This paper also describes two new design concepts.One design concept seeks to minimize the entrainment of hot gases underneath of film-cooling jets by using flow-aligned blockers.The other design concept shifts the interaction between the approaching hot gas and the cooling jet to occur further above the surface by using an upstream ramp.For both design concepts,computational fluid dynamics results are presented to examine their usefulness in enhancing film-cooling effectiveness.      

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<正>About Journal Chinese Journal of Aeronautics(CJA)is a comprehensive academic journal dealing with the fields of aeronautics and astronautics.It reports researches concerning the two fields in China and abroad to promote the academic exchange.Founded in 1988 and sponsored by the Chinese Society of Aeronautics and Astronautics and Beihang University,CJA publishes papers bimonthly,with issues released in February,April,June,August,October and December.