数字化自动钻铆在飞机机身壁板上的应用研究

针对飞机制造领域中高质量、高效率的自动化装配需求,提出一种当今飞机制造发展趋势下的新概念“飞机机身数字化自动钻铆装配技术”,并从飞机制造和装配的观点,研究了飞机机身数字化自动钻铆装配技术中的制造和装配问题,分析了自动钻铆设备的结构和工作原理,分析了机身壁板定位夹具的确定,研究了机身壁板的装配工艺,分析了数字化自动钻铆技术在机身面板上的应用过程,并对自动钻铆装配技术的工艺性进行了实际验证和系统的分析研究,以期通过有效研究达到实际应用的目的 ,并有效缩短飞机的研制周期、降低生产成本和提高飞机产品的竞争力。     

飞机数字化自动钻铆系统及其关键技术

飞机装配技术面临着自动化、数字化、集成化和柔性化的发展趋势,面对日益激烈的竞争,在研制飞机自动化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性和设备成本等因素.作为最早实现的领域,壁板自动钻铆成为飞机自动化装配最成熟、应用最广泛的领域.随着自动化程度的提高,超级壁板拼接、甚至机身筒段装配也开始应用自动钻铆系统[1-4].自动钻铆系统的发展和应用,体现了飞机装配的自动化、数字化、柔性化和集成化趋势.     

面向自动钻铆机的机身壁板模块化工装设计

基于对飞机机身壁板装配的结构特点与自动钻铆机钻铆工艺性的深入分析,针对某型号飞机机身壁板装配,研究某型飞机机身壁板装配工艺基础上,设计一套能够适应自动钻铆机机身壁板装配模块化工装。该工装可实现不同型号飞机机身壁板定位装配,可与自动钻铆机良好结合,为提高不同型号机身壁板装配二次定位精度和装配质量的稳定性与缩短生产准备周期提供了保障,同时结合人机仿真技术与动态测量技术验证该工装在某型机身壁板装配中的应用。     

飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术

飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配,极大地提高飞机装配质量与装配效率。经过几十年的发展,自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域,而国内在这一方面正处于起步阶段,技术水平普遍较低。为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状,以GEMCOR、Electroimpact、BROETJE三大国外自动钻铆设备供应商为代表,介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。同时,对国内自动钻铆技术的发展进行简要介绍,指出国内在这一技术发展中存在的问题。此外,对自动钻铆技术中包括高精度定位技术、制孔质量在线检测技术、自动送钉技术、离线编程与仿真技术在内的四大关键技术进行详细分析,总结其研究难点,为国内自动钻铆技术的发展提供参考。     

自动钻铆环境下筒段类舱体装配偏差控制与快速识别

为解决运载火箭铆接舱段和飞机机身等大型复杂薄壁筒段类舱体在自动钻铆环境下,对零件装配偏差进行长时间、多点位的接触式测量,导致自动钻铆工作效率下降问题。通过装配偏差产生过程控制优化,结合小功率激光发射装置进行偏差测量,开展自动钻铆工程应用研究。结果表明,此项技术实现了筒段类舱体装配偏差控制及快速识别与测量。     

复合材料壳段自动钻铆技术研究

拉铆型环槽铆钉广泛的应用于航天复合材料壳段装配,实现其自动钻铆对提高复合材料壳段的装配效率及装配质量具有重要的影响。本文在概述了环槽铆钉拉铆原理的基础上,综述了国内外关于自动钻铆技术的研究和发展概况,以自动钻铆设备供应商为代表,介绍自动钻铆技术的最新发展,并对常见的自动钻铆系统工作特点及效果做了系统分析,针对复合材料壳段装配特点提出一种自动钻铆技术方案,为实现复合材料壳段的自动钻铆奠定基础。     

飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程优化研究

自动钻铆离线编程是自动钻铆技术应用关键环节之一,离线编程质量与效率将直接影响飞机壁板的生产制造周期。研究分析了当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程,针对目前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程效率低下、编程质量不高的现状,提出了一种飞机壁板自动钻铆快速离线编程方法,该方法优化了自动钻铆离线编程流程,同时针对自动钻铆离线编程过程数据处理繁琐、工作量大的问题基于CAA二次开发技术实现了离线编程过程数据的批量化处理。基于该自动钻铆离线编程方法可大幅提升当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程质量与效率。     

简讯

自动钻铆技术及应用课题通过鉴定　　由中国航空工业制造工程研究所承担的“自动钻铆技术及应用”课题日前通过了中国航空工业第一集团公司科技发展部组织的技术鉴定。该课题的任务是在引进自动钻铆机关键部件的基础上 ,掌握自动钻铆机关键技术 ,开展自动钻铆的工艺试验研究 ,以改善飞机疲劳性能 ,同时大大提高航空结构的铆接质量和效率。课题组与法国合作研制成功的自动钻铆机 ,完成了部分重要零组件的设计制造、装配和全机总装调试 ,机床各项性能达到了技术指标要求 ,钻铆质量也符合要求。在研制成功自动钻铆机的基础上又开展了自动钻铆工…     

大型飞机壁板组件先进装配技术

随着技术引进与柔性工艺装备的研发,壁板组件装配已经初步应用自动钻铆系统.但是制造企业仍然采用传统的刚性工装工艺流程设计和单独的自动钻铆工艺设计,并没有研发、设计面向自动钻铆机的柔性工装,从而未能充分利用自动钻铆系统.针对壁板组件装配现状,采用预装配与全自动钻铆机相结合的工艺流程方案,基于PDM的一体化工艺设计方案,实现三维MBD技术的工艺设计集成管理.开展了壁板组件装配先进自动钻铆技术及钻铆过程的应用研究,初步研究了自动钻铆机与柔性工装集成并铆接装配壁板组件技术,并阐述了壁板组件快速装配过程中仿真技术的应用,为大型飞机壁板组件快速精确装配提供参考.     

川崎公司的桁条组件自动装配设备

川崎公司的桁条组件自动装配设备日本川崎重工业公司在某型飞机机身的装配中，研制了一套自动化的衍条组件装配设备。该机身衍条组件如图１所示，自动装配设备如图２所示。自动装配的工序包括工件定位、钻铆钉孔、插入并铆紧铆钉。为提高生产效率和节约成本，该自动设备在...     

大型飞机自动化装配技术

 简述了大型飞机及其结构特点,通过比较人与机器两种装配系统的特性,及分析装配自动化水平与装配成本等诸因素的关系曲线,指出了自动化装配技术在保证大型飞机结构长寿命、高效率、低成本研制和生产等方面的意义;对国外大型飞机的装配自动化发展状况进行了综述,简要分析了国外发展的几种主要自动化装配系统,总结了国外大型飞机的自动化装配水平;对西方国家在大型飞机自动化装配中采用的先进的装配理念和方法,如决定性装配方法等进行了概述。最后针对国内自动化装配水平低的现状和大型飞机研制和生产的需求,提出了发展模块化结构的自动化装配系统、贯彻并行工程理念、实现面向制造和面向装配的设计等发展建议。     

Numerical simulation of aerodynamic interaction for a tilt rotor aircraft in helicopter mode

A rotor CFD solver is developed for simulating the aerodynamic interaction phenomenon among rotor, wing and fuselage of a tilt rotor aircraft in its helicopter mode. The unsteady Navier–Stokes equations are discretized in inertial frame and embedded grid system is adopted for describing the relative motion among blades and nacelle/wing/fuselage. A combination of multi-layer embedded grid and ‘‘extended hole fringe" technique is complemented in original grid system to tackle grid assembly difficulties arising from the narrow space among different aerodynamic components, and to improve the interpolation precision by decreasing the cell volume discrepancy among different grid blocks. An overall donor cell searching and automatic hole cutting technique is used for grid assembly, and the solution processes are speeded up by introduction of Open MP parallel method. Based on this solver, flow fields and aerodynamics of a tilt rotor aircraft in hover are simulated with several rotor collective angles, and the corresponding states of an isolated rotor and rotor/wing/fuselage model are also computed to obtain reference solution.Aerodynamic interference influences among the rotor and wing/fuselage/nacelle are analyzed,and some meaningful conclusions are drawn.     

面向航天器微低重力仿真的大型超平支撑平台精密装配技术研究

大型超平支撑平台作为航天器微低重力仿真的大型精密试验设备,具备大尺寸、高承载刚度、全自动精密调节等特点。通过对大型超平支撑平台装配要求及难点分析,构建装配系统组成,制定装配工艺流程,设计调节机构及调节工艺流程,并针对虚拟轮廓构建、精密测量、装配路径规划、调控策略等数字化自动装配关键技术进行研究,最终实现大型超平支撑平台的快速、精密测量与调节,高效率、高质量地完成200块平台的精确装配。     

CATIA软件Tubing Design模块应用研究

本文系统研究了CATIA软件Tubing Design模块,建立了直升机基于特征的零部件库的建库方法及组织架构,确定了直升机管路系统设计、协同设计的一般原则.针对工程实际,提出了管路设计过程中零部件装配不必严格采用摆放规则的原则以及软管建模的新方法.     

某型无人直升机带传动离合器控制系统

针对某型直升机无人化改装过程中带传动离合器的控制要求,探讨一种具有安全保护功能的控制系统.通过分析带传动离合器的操纵原理和控制特性,提出了控制系统的设计需求,确定了控制系统的总体方案.采用转速反馈和间歇接合的控制方法,实现离合器的自动接合,避免发动机转速降幅过大.通过采集着陆信号,采取硬件注销的方式,避免无人直升机在飞行中响应离合器分离等危险指令.采用转速反馈和磁电机间歇接地的控制方法,防止发动机在离合器未接合的情况下超速.在某型无人直升机上分别进行自动接合试验和超速保护试验,在地面模拟进行空中/地面保护试验.结果显示:自动接合试验中发动机最小转速为960r/min;超速保护试验中发动机瞬时最大转速为2016r/min,最小转速为1088r/min,超速持续时间为0.5s;空中/地面保护试验确认了地面状态指令正常执行和空中状态指令注销的功能.试验结果表明:该控制系统设计方案满足无人直升机的使用需求.      

基于飞行品质评估的无人直升机鲁棒控制器设计

提出了一种改进的无人直升机H_∞回路成形鲁棒控制器设计方法。首先将系统辨识技术引入到无人直升机高带宽控制器设计,根据飞行扫频数据,得到包含直升机动力学模型耦合特性的非参数频率响应,依据频率响应拟合待辨识模型得到无人直升机高精度的飞行动力学模型。然后根据该模型,采用改进的H_∞回路成形方法设计了无人直升机内回路控制器,针对H_∞回路成形方法中权值矩阵选取困难的问题,利用了最大右约数(GCRD)方法以实现实际系统和期望系统的传递函数矩阵之间的转换。与传统的对角型权值矩阵相比,使用此方法成形后的系统具有更宽的鲁棒稳定裕度,系统的解耦性和频带也显著提高,而且可以大大降低设计人员选取权值矩阵的复杂性和盲目性。通过仿真验证,所设计的无人直升机系统的飞行品质满足军用标准ADS-33E中一级区域的要求。     

无人直升机起飞非线性建模仿真研究

针对无人直升机垂直自动起飞控制技术研究背景,为描述整个起飞过程的机理,对直升机起飞阶段进行非线性动力学建模。从飞行器的力和力矩角度对直升机进行建模,该模型包括地面阶段数学模型和离地阶段数学模型。地面阶段数学模型除气动力外还包括地面对无人直升机的反作用力;离地阶段数学模型将考虑近地约束和地面效应对无人直升机起飞过程的影响。以某型无人直升机为例进行了计算和仿真,结果表明按该非线性模型能反映无人直升机起飞状态并为无人直升机的自动起飞控制技术的研究提供了可信的数学模型。     

Modeling of helicopter behavior dynamics under the controlling action of the stabilization and control system

A possibility of evaluating dynamic response of a mechanical system to controlling actions of the automatic stabilization and control system is considered on the basis of a numerical experiment. Examples of design analysis are presented for a light-weight helicopter in which an autopilot is part of the control system. The finite element analysis is used in this paper.     

基于容差分配的直升机多约束运动系统的应用与研究

本文以某民用直升机动力舱多约束运动系统的容差分配设计为例,阐述和分析了多约束运动系统容差基准的选取、分配以及设计补偿等。可以为多约束运动系统设计提供方法和参考。     

全机静力试验控制软件的协调自动控制加载方法

本文介绍了在全机静力试验利用计算机自动控制进行协调加载时,控制软件如何控制飞机姿态;试验加载载荷分配的方法;在各个试验阶段加载分别采取什么样控制方法及在试验过程中人工干予措施等。