飞机复合材料结构少无应力装配方法研究与应用进展

随着复合材料在新一代飞机机体上用量的大幅增加和应用范围的不断扩大,复合材料结构对装配质量和装配方法提出了更高的要求。系统总结、详细阐述了近年来飞机复合材料结构少无应力装配方法的国内外研究进展和应用情况,指出了国内在飞机复合材料结构装配应力控制技术方面的不足与差距以及未来的研究与应用发展方向。     

飞机大部件自动对接装配技术

飞机研制不断向大型化、高可靠性、长寿命、隐身和轻量化、快速研制的方向发展,飞机部件结构中大量应用钛合金、复合材料等难加工材料和锯齿蒙皮对缝,对飞机各大部件的对接装配提出更高的要求,迫使国内飞机大部件对接技术由模拟量协调、固定专用工装手工调姿装配向数字量协调、柔性化工装自动调姿装配方向发展,研究和应用基于数字量协调的飞机大部件自动对接装配技术势在必行。     

航空复合材料结构铆接技术综述

当前复合材料已成为飞机结构最主要的材料之一,然而我国复合材料应用与世界先进水平相比还存在一定差距,典型特征是复合材料用量占比较低。和金属结构相比,连接是复合材料结构制造与装配的薄弱环节,复合材料各向异性、脆性等特点决定了其连接面临的问题更复杂。复合材料结构采用铆接对于飞机减重、控制制造成本具有积极作用,但复合材料铆接易产生损伤,限制了其在关键连接部位应用。对航空复合材料结构铆接技术的应用进行了系统介绍,包括铆接工艺及方法、复材铆接结构形式和复材铆接所用紧固件;指出铆接过程中复合材料产生损伤的3个主要方面：制孔过程的损伤,铆接过程复合材料结构表面承受的冲击损伤,以及镦头成形、钉杆膨胀时对复合材料的挤压损伤;重点针对安装过程对复合材料造成的冲击损伤、铆钉膨胀对复合材料造成的挤压损伤进行分析并提出相应的解决措施,主要从减小钉杆膨胀对复材的挤压程度、对复合材料采取保护措施两个方面入手;对比研究结论认为,制定合理的工艺规范、采用先进的铆接工艺方法和重视垫圈的保护作用可以有效抑制复材铆接损伤、提高复材铆接质量。最后,对复合材料铆接技术的发展提出了展望。     

力控制技术在飞机数字化装配中的应用

飞机数字化装配技术的发展要求提高装配自动化水平,工业机器人因此得到广泛使用,而工业机器人在定位精度与结构刚度上的局限性又催生了力控制技术的研究与发展.力控制技术不同于传统的位置控制,是利用安装在机器人上的传感器反馈力的数据,以此为依据驱动机器人将构件或工具送达最佳装配位置的技术.叙述了力控制技术的发展背景、基本原理、系统组成与应用实例,并对力控制技术在飞机数字化装配中的进一步发展作出了展望.     

飞机数字化装配技术发展现状

近年来,随着飞机制造技术的不断发展,以数字化、柔性化为特征的飞机先进装配技术已成为航空制造企业的发展追求.基于数字量协调技术,已突破飞机制造过程中自动化的工艺规划、检测、定位、制孔和铆接等技术,实现了飞机制造的自动化装配.     

2.1装配应力产生过程2.2装配应力对强度影响分析

飞机装配本质上是按照设计和技术要求,将大量飞机零件和紧固件进行组合、连接,逐步装配为组合件、部件及整机的过程。由于零件数量巨大、构型多样,装配关系复杂,而且,由于零件加工过程尺寸公差、装配过程中的形位公差,零件加工过程中残余应力释放,在飞机主机装配过程中,各类误差累积,导致结构间存在装配间隙。在紧固件作用下,产生装配应力。装配应力作为预应力一直存在于飞机结构中,改变结构应力状态,使其偏离设计点,进而影响飞机结构完整性,甚至危及飞行安全。本文基于飞机结构应力状态,分析了装配应力对结构强度的影响,主要在于降低疲劳寿命和导致应力腐蚀开裂两方面,并进行了试验验证。试验表明,随着装配间隙增加,结构产生应力腐蚀裂纹概率及裂纹数量急剧增加,实际工程中,应考虑工艺水平及成本等因素,严格控制装配间隙以降低由此产生装配应力影响飞机结构强度品质。     

飞机自动化装配技术的发展

十余年来,以数字化、柔性化为特征的自动装配技术已成为飞机制造业发展的必然趋势。国外民机制造公司将之视作一项非常重要的核心技术,在单一产品数据源的数字量尺寸协调体系的基础上,采用数字化装配设计技术,通过装配仿真和虚拟现实技术等虚拟制造技术和并行工程实现装配过程优化,应用自动钻铆设备、柔性装配工装、数字化测量     

飞机复合材料结构装配连接技术

随着复合材料在飞机结构上应用比例的大幅度提高,复合材料结构装配连接方面存在的问题逐渐突出。与国外飞机制造公司相比,我国复合材料结构制造装配基础差、技术水平低,复合材料结构装配连接技术已成为我国飞机研制过程中的关键技术之一。     

大型飞机总装配中的若干问题

应从飞机制造的全局角度,从系统地研究波音和空客现有的先进装配技术入手,清楚地掌握波音和空客在大型飞机装配方面的经验和教训,总结出现代先进的飞机装配技术体系及其数据的管理方法,提炼出适合我国的研制大型飞机装配方面的技术。     

大飞机系列论坛 大飞机数字化装备技术

国外大型民机及军机大量采用数字化装配技术,大幅提高了装配质量,缩短了装配周期,飞机装配已全面进入数字化时代,为满足我国大飞机高精度、长寿命等结构完整性的更高要求,数字化装配技术的研究应用成为必然。     

大空间尺寸测量及大部件运输、跟踪、定位技术

通过采用iGPS、激光跟踪仪等先进精确测量、定位技术,自动调整与控制技术,可在较高的技术起点上提高我国飞机装配技术水平,缩小与国外先进水平的差距,提升我国大飞机的柔性装配制造水平.     

面向模块化配置生产的大型飞机装配规划与仿真技术

大型飞机装配具有学科领域多、精度要求高、协调产业链广、工作量大等特点,是大型飞机研制周期、质量和成本的决定性环节。目前国内航空企业更多在单点上引入数字化产品定义MBD以及装配仿真等技术,业务仍然采用传统设计制造分离模式,未形成先进的数字化装配工程应用体系。本文对国内外航空企业的数字化装配技术应用现状进行了分析,提出了先进业务管理、数字化制造工程设计、装配仿真验证相融合的集成框架,并对其中的关键技术进行了论述。最后,基于该研究成果构建了装配规划及仿真的工程应用集成环境,并对应用于某大型飞机研制中的工程化效果进行了描述。     

飞机装配数字化协调与模拟量协调的对比分析

传统的模拟量协调方法由于其尺寸传递环节多、路线长,产品的制造准确度较低,难以满足新型飞机的高精度要求;而采用先进的数字化装配协调技术在我国航空制造业的应用还不是非常成熟。在大飞机的研制中采用何种协调方法也一直是讨论的热点,本文从多个角度对两种协调方法进行了对比分析,希望对协调方法的选用能够有一定的参考价值。     

无余量装配技术在复合材料机身结构部段上的应用

提出了在复合材料飞机部段装配过程中采用无余量装配的方法。在产品设计和制造过程中采用数字量传递的方式可减少误差积累,提高协调精度。关键零部件的装配、工装制造等采用激光跟踪仪等数字化测量设备可以确保精确性,并能在装配工艺设计阶段就考虑零部件间的协调安装精度及公差分配要求。通过分析复合材料部段装配特点,并以复合材料机身典型结构为例进行应用研究,阐述了在三维数字化装配过程中具有协调关系的关键零部件无余量装配的工艺流程、方法,从而可实现零部件一次装夹、加工及无反复装配,使装配质量具有良好的稳定性。     

基于数字化的飞机柔性装配技术研究

飞机制造技术的数字化,装配技术的柔性化是飞机研制的发展方向。为提高飞机装配质量,加快飞机研发周期,降低飞机生产成本,并结合飞机装配现状,提出了以数字化为基础的飞机柔性装配技术是诸多现有关键技术的集成,论述了柔性装配的数字量协调问题、分离面的划分问题及满足柔性连接、定位和夹紧的标准问题在飞机柔性装配技术推广中的重要性。     

飞机自动化装配技术及设备应用调查报告

飞机自动化装配技术是现代军民用飞机保证结构长寿命、提高装配质量和效率、实现快速批量生产、满足尽早向用户交付飞机产品需求的关键飞机制造技术,也是先进飞机装配技术的发展趋势。飞机结构装配过程复杂,今后需要开展面向飞机装配的设计技术研究,在设计对接形式时     

大型飞机复合材料主结构的设计与发展

近几年,国外对低成本、高性能复合材料结构在大型飞机上的工程应用进行了广泛深入研究,取得了大量有工程应用价值的研究成果,具体体现在新设计飞机主要承力部件大量应用先进复合材料结构,如A380复合材料中央机翼、A400M复材翼面与机身、波音787复合材料机翼等。     

基于关键测量特性的飞机装配检测数据建模研究

数字化测量辅助飞机装配技术是实现装配关系数字化协调、提高装配精度与效率的关键技术之一。基于数字化测量的装配过程依赖于产品设计、工艺设计、加工与部件装配等多个环节产生的数据,因此,构建统一的数据模型,实现各环节间的数据关联与映射,是实现基于数字化测量的装配过程监测、调控与质量保证的关键。本文首先提出了"关键测量特性"的概念,拟解决产品设计特性、工艺特性向测量特性的映射,并最终转化为关键测量点集;分析了飞机装配中关键测量特性间的几何数据关系,并揭示了其与部件关键装配关系之间的关联,在此基础上构建了以关键测量特性检测数据为节点的飞机装配广义尺寸链;通过对广义尺寸链各节点、组成环及封闭环的数学表达,构建飞机装配过程检测数据模型;讨论了该模型在飞机装配质量控制过程中的应用模式,并以翼身对接为案例,对基于关键测量特性的飞机装配过程检测数据建模过程及应用进行了阐述。     

飞机钣金组件数字化装配误差分析

以飞机数字化制造装配为依托,通过对飞机钣金组件在模拟量协调路线和数字量协调路线下产生误差环节的比较,着重分析了飞机钣金组件在数字化装配过程中产生的系统误差和随机误差的因素和造成误差累积的原因。针对减小在钣金零件制造路线、钣金组件装配路线、温度场变化、振动场变化、应力变化等环节的累积误差提出了改进措施。     

某型飞机应急舱门装配协调研究

随着工业水平发展和科技的进步,飞机制造装配也逐步从模拟量传递向数字量传递转变。高度数字化带来的灵活性、快速性、准确性使得数字化装配协调方式成为了未来发展的趋势,但目前国内数字量传递方式技术上还不够成熟。通过对某型号飞机应急门的装配协调方式进行研究和验证,探索数字量与模拟量相结合在飞机舱门装配中的应用。通过结合实际情况对比分析,选择采用数字量-模拟量的协调方式,在数字量装配的过程中适当引入标准工装辅助完成应急舱门的装配工作。并对比在目前技术水平条件下,数字量传递方式与数字量-模拟量传递方式对舱门装配协调产生的影响,验证了数字量-模拟量协调方式的优化效果,为其他型号飞机或其他舱门的装配协调工作提供参考。