新飞机开发单台产品制造工时定额预测方法

针对新机研发之初,在仅有飞机初步方案而需预测飞机制造工时定额的实际情况,提出用重量法和参数方程法测算首架飞机制造工时定额,并以此为基础,利用熟练曲线推算试制批和批生产工时定额的方法。文章对测算首架飞机制造工时的国外三种参数法方程,应用于我国飞机研制实践的可行性进行了验算分析,同时,在收集国内飞机制造工时定额基础上,经回归得出我们自己的测算首架飞机制造工时定额的参数方程,可供飞机设计、工艺和工时定额管理人员试用。     

计算机与复合材料构件制造过程的模式转变

计算机技术是现代飞机设计/制造的最重要支柱之一.现代飞机生产全面采用数字文件取代图纸和样板等传统手段对产品进行定义,并力求对产品制造过程的各类影响因素进行数字化描述和规范.随着复合材料在飞机上用量的逐年上升,复合材料构件制造已成为飞机生产过程中最重要的环节之一.     

基于模型定义的飞机全三维设计实现技术

纵观全球飞机研制,随着信息技术和计算机技术的快速发展,国际最新的在研飞机普遍采用全三维设计技术,彻底取消二维图纸,所有零部件的三维设计作为唯一权威性的数据集,供用户的所有后续环节使用.采用全三维数字化设计方法,通过在线关联设计和并行产品定义,不仅能提高协同效率,而且能摒弃传统设计方法中大量二维图纸,提高了飞机协同设计效率,推动了飞机制造业的数字化变革.采用三维实体数字化模型进行预装配,能最大程度地减少设计错误,提高设计质量,结合设计信息和制造信息,进一步缩短飞机研制周期. 波音公司在梦幻客机787的研制过程中,要求全球合作伙伴采用基于模型定义(Model Based Definition,MBD)作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据,即在虚拟环境中设计、构建和测试787飞机生产前的数字化制造工艺,通过生产现场的网络终端传递制造数据,实现波音787全三维研制,并最终取得了成功[1].     

基于多级响应面法的翼梢小翼气动优化设计

 为了提高数值计算效率和准确性,提出了基于多级响应面法的确定翼梢小翼气动外形参数的一种优化方法。建立某水陆两用飞机带融合式翼梢小翼的机翼参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选设计参数,并根据设计参数对目标函数的影响将其划分为3个等级：显著因素、次显著因素和不显著因素。为了逼近存在最大响应值的区域,用最速上升法确定95%概率水平上显著因素的设计中心点。最后用多级响应面法确定各级设计参数的最优设计点。该方法以采用计算流体力学（CFD）的计算结果为基础,选择了8个设计变量,共进行了68次试验。优化设计得到的最大升阻比为20.680 56,数值计算直接算得的最大升阻比为20.680 31,相对误差0.001%,证实了优化模型的有效性。加装小翼后,最大升阻比增加了5.62%,总阻力减少了4.13%,翼根弯矩增加了2.88%。     

基于深度神经网络的客机总体设计参数敏感性分析

飞机总体主要设计参数敏感性分析揭示了总体主要设计参数对飞机特性指标的影响,有助于总体设计方案的决策。针对宽体客机总体主要设计参数敏感性问题,根据其总体主要设计参数和特性指标的特点,以及多学科间的耦合关系,建立了深度神经网络模型。该深度神经网络模型以客机总体主要设计参数为输入,对特性指标进行预测。在深度神经网络模型中,设置了多个输入层、多个输出层以及多个分块的隐藏层,从而模拟客机总体主要设计参数对特性指标的影响以及不同特性指标之间的相互作用。测试结果表明,与传统代理模型相比,深度神经网络模型对客机特性指标的预测精度更高,多参数适应性更好。利用该深度神经网络模型对客机总体主要设计参数进行敏感性分析。分析结果表明,机翼1/4弦线后掠角在30°~31.5°时,有利于减少最大起飞重量和起飞平衡场长;发动机海平面最大静推力和机翼面积对客机直接使用成本、最大起飞重量等特性指标的影响最为显著。     

弹射救生装置双向传爆机构关键技术研究

对飞机座椅某型双向传爆机构强度试验、气密功能试验、试打火试验及关键组装组合工具设计使用等主要因素进行了工艺分析;对加工制造过程工艺设计、试验方法、夹具制作及注意事项进行深入探索,对于该产品生产制造具有较强的指导、应用意义。     

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.     

舰面纵摇对弹射起飞性能的影响

研究甲板纵向摇动对舰载飞机弹射起飞性能的影响。利用国外某型舰载飞机的数据,对弹射起飞的几个重要参数进行了分析。结果表明:甲板纵摇对飞机离舰后的最大下沉量、迎角等参数影响较大,在舰载飞机设计和使用条件方面必须考虑甲板纵摇的影响。     

民用飞机机轮最大刹车能量研究

机轮刹车装置是飞机起落架的重要组成部分,在地面减速过程中吸收飞机大部分动能,对飞机起降安全至关重要。 其中,最大刹车能量设计是刹车装置的关键参数之一,与机轮刹车装置的安全性和经济性紧密相关。 对民用飞机机轮刹车装置最大刹车能量的计算进行研究,按照适航规章相关要求,结合适航当局对刹车装置最大刹车能量计算的关注要点和飞机的设计构型,以某民用飞机为例,分析了机轮最大刹车能量计算中的影响因素,并通过计算对比该飞机在预定的不同使用场景与可能遇到的单个及多个故障叠加工况着陆时的刹车能量,确定该型飞机最大刹车能量出现在典型高原机场两个机轮刹车装置失效着陆工况,最大刹车能量为 32. 44 MJ,为飞机机轮刹车装置的设计提供关键参数。     

民用飞机DMC预测模型的修正研究

传统的飞机DMC预测模型由于提出年限过长、飞机设计技术的发展等因素,其精度已经不能满足现有飞机的要求。本文首先从CPI指数、维修效率、维修人工时费率、送修率、飞机老龄化等方面入手,对传统DMC预测模型进行修正。然后,运用相关数据的计算,检验修正模型的精度,并对不同的模型修正效果进行对比。最后,对DMC预测模型的修正思路进行了总结。     

关于先进战斗机结构制造用钛概述

先进战斗机结构制造用金属材料主要包括铝合金、钢铁材料以及钛合金,而钛合金由于兼顾了钢的高强度与铝的低密度以及具有耐腐蚀等优点,在世界各国的新一代武器装备结构选材中越来越受到重视和广泛应用,特别是在先进战斗机的结构制造中尤为如此。对美国、俄罗斯以及我国第三代战斗机与F-22等新一代战斗机结构制造用钛情况进行了汇总阐述,特别是针对美国战斗机的钛合金设计选用思路及热制造成形工艺进行了分析讨论。     

韦氏硬度计算公式分析及铝合金标准韦氏硬度块设计

研制数字式铝合金韦氏硬度计,必须依据正确的韦氏硬度计算公式,并采用适合的铝合金韦氏标准硬度块进行校准与标定。本文依据实验结果指出了目前使用的韦氏硬度计算公式和铝合金韦氏标准硬度块存在的差错和缺陷,提出了新的韦氏硬度计算公式,并设计和制造了新的铝合金韦氏标准硬度块。以上成果已经成功应用于数字式铝合金韦氏硬度计的研制。     

金属增材制造技术在航空发动机领域的应用

从增材制造技术的基本概念出发,研究了适用于金属材料的定向能量沉积(DED)技术和粉末熔覆(PBF)技术的基本原理、技术内涵以及技术发展,重点分析了增材制造技术在开发燃油喷嘴和低压涡轮叶片等商业化零部件的应用,以及对涡轮叶片、整体叶轮和齿轮等航空发动机部件的修复.研究表明,金属增材制造技术广泛适用于钛合金、镍基合金、钛铝合金等金属材料的航空发动机部件,在设计、制造和经济可承受性等方面具有优势.      

薄壁碗状壳渐进成型技术的应用

薄壁零件如汽车覆盖件、机翼、导弹壳体、燃料储箱等在汽车、航空、航天、船舶、家电、机械等行业有着广泛的应用。本文通过对某产品薄壁纯铝碗状壳渐进成型制造工艺的综合分析,阐述了在薄壁回转体零件的加工中,如何通过选择不同的制造工艺,采用“分层制造”思想,将复杂的三维数字模型沿高度方向分解成一系列等高线层,从而实现对产品的渐进塑性成型加工,希望此文对同类型的产品的制造有所借鉴。     

平面刀具加工面齿轮的理论分析

采用平面刀具加工面齿轮可提高刀具的通用性和降低设计制造成本.首先在对格林森方法仿真的基础上指出仅用高阶滚比是不能获得理想齿面的.然后提出了附加运动，通过这个附加运动与高阶滚比刀具在运动中可以实现虚拟渐开线的精确模拟.其三提出了确定高阶滚比、附加运动多项式系数的方法.其四建立了平面刀具的产形面和平面刀具加工的面齿轮的数学模型.最后进行了滚比与运动规律、轮齿接触分析等数值仿真，结果表明:算例中的最大齿面误差为-1.05mm，接触路径倾斜，接触椭圆长度为11.2mm，传动误差约为0″，被加工面齿轮与标准小轮的啮合表现出良好的“准共轭”特性.因此这种可粗切，亦可精磨的加工方法具备良好的可行性与实用性.      

TiB2颗粒诱导AlSi5电弧增材微观组织演变及性能研究

铝合金的电弧增材制造过程中因持续热积累而引起组织分布不均匀和溶质偏析,导致其性能各向异性。针对这一问题,设计了TiB₂纳米颗粒添加铝合金的钨极氩弧(Tungsten inert gas,TIG)增材制造工艺。在电弧增材制造过程中,通过表面预涂层的方式将纳米TiB₂颗粒添加到试样中,对比研究了纳米TiB₂颗粒不同质量分数对AlSi5合金微观组织的影响。结果表明,随着TiB₂质量分数的增加,AlSi5合金的微观组织不均匀性得到明显改善,1.5%TiB₂的添加使AlSi5合金的晶粒尺寸从226μm减小到85.6μm,且引起(110)和(112)基面上的织构明显减弱,最大取向密度呈下降的趋势;与无颗粒添加的AlSi5增材试样相比,颗粒添加后的沉积层硬度与弹性模量均得到显著提高,硬度值从879MPa增加到1253MPa,弹性模量从81.9GPa增加到88.3GPa。     

基于综合设计的涡轴发动机热力循环方案研究

为了对比研究不同热力循环参数的涡轴发动机方案,建立集总体性能设计、尺寸流路设计、部件初步气动设计和重量估算的总体/部件为一体的综合设计模型,利用部件效率/气动负荷耦合设计和涡轮冷气量计算模型,实现发动机总体/部件的耦合设计。结果表明:在现有的设计技术水平下,低压比方案、高涡轮进口总温方案以及低压比和高涡轮进口总温的组合方案各具优势;高热力参数方案的设计必须以技术的进步为前提;未来涡轴发动机的总体设计将会沿着高热力循环参数和低热力循环参数两种方向发展。     

复合材料加筋壁板制造成本的快速估算模型

为了能够在设计阶段早期对复合材料加筋壁板制造成本进行快速估算,提出了一种以结构设计重量为主要驱动因素的制造成本估算模型。该模型的关键是考虑了诸如材料成本比重系数、制造工艺系数、蒙皮形状系数、筋条形状系数、材料利用率系数等合理取值。以某验证试验的试验件制造成本估算为例,估算成本与实际制造成本的偏差为10.8%,说明了采用该方法对复合材料加筋壁板制造成本进行快速估算的结果是可以为设计人员提供决策依据的。     

面向成本的飞机结构优化设计

基于协同优化方法,建立了面向成本的飞机结构优化设计模型.该模型不同于传统的结构设计中以质量最小或结构效率最大为优化目标,而是以寿命周期成本为目标,通过相同的结构尺寸变量将结构质量与制造成本联系起来.其中以重量表征油耗成本,寿命周期成本模型被简化为制造成本和油耗成本的函数.在iSIGHT优化平台实现了这一结构协同优化的过...     

Review on residual stress and its effects on manufacturing of aluminium alloy structural panels with typical multi-processes

In the aerospace industry, integrated aluminium alloy plates and stiffened panels with high accuracy and performance attract significant interest. To manufacture these panels as integrity with high accuracy, multiple processes need to be utilised, such as machining, welding and forming. During the whole manufacturing chain, residual stresses can be generated and redistributed in the components among different processes. The residual stress would significantly affect the shapes and properties of the final products. Currently, these great effects are not well considered in the design and manufacturing processes. This paper aims to draw a general understanding of the residual stress generated in the pre-manufacturing processes and its effects on subsequent manufacturing processes. The mechanisms and distributions of residual stresses generated in typical pre-manufacturing processes of structural panels, including machining, welding and additive manufacturing (AM), are firstly summarised. The detailed effects of generated residual stresses on distortion and application properties in subsequent manufacturing processes are then concluded. In addition, current methods developed for the investigation of residual stress effect in multi-processes manufacturing are critically reviewed, including experimental, analytical, finite element (FE) and machine learning methods. Furthermore, the future development trend of methods for residual stress consideration and control in the design of manufacturing processes is summarised, providing comprehensive guidance to achieve the high accurate manufacturing of aluminium alloy structural components.