大型复合材料箱体成型模具设计

文 摘 为了制造合格的大型复合材料箱体，本文制定了箱体成型模具的设计和制造方案。某复合材料箱体属于大型长轴类产品，其成型模具挠曲变形及脱模力大。模具主体采用通长轴、周向辐板、轴向筋板和蒙皮组合的结构形式。模具通过无缝钢管、模具骨架及蒙皮形成的三维网状结构有效保证模具刚度，通过带斜度工作平面及变圆角设计大大降低脱模力，通过在顶出端使用更厚的钢板提升其在脱模时的可靠性。仿真结果表明，简支工况下模具最大应力值为42.9MPa，最大变形量为0.51mm；脱模工况下模具最大应力值为188.6MPa，最大变形量为0.5mm。根据模具结构制定了分别组焊、整体装配的加工工艺路线并完成了模具制造。仿真及模具实际使用结果表明，该模具满足复合材料箱体的生产需求。     

高精度碳纤维复合材料副反射面天线制备工艺

文摘分析了模具选材、装配工艺过程及机加工工艺对高精度CFC副反射面天线制备的影响,研究了高精度CFC副反射面制备工艺的关键技术,进行了模具材料比较、装配工艺优化及机加工验证试验。结果表明,殷钢是制备高精度CFC副反射面天线的较理想模具材料;在夹层结构装配时采用外蒙皮原位装配技术并单独适配过渡区的蜂窝可有效避免天线型面精度超差;机加工辅助工装与三维摄影测量系统相结合的措施可有效确保装配基准点的高形位精度并大幅缩短天线加工周期。     

TORRESMILL(R)和TORRESTOOL(R)系统蒙皮切边钻铣床及柔性夹具装置

M.Torres集团公司是为航空工业设计和制造专用机床和自动化装配系统的公司.在公司为世界飞机制造业交付的众多产品中,有一套知名的、且经过验证证明为非常成功的系统,即用于蒙皮壁板高速切边和钻铣加工的解决方案,又称TORRESMILL(R)和TORRESTOOL(R)系统.     

数控加工飞机装配型架卡板

数控加工飞机装配型架卡板是飞机设计制造一体化技术的一个环节。这次选择了前机身9～15框侧壁骨架装配型架和1～9框侧壁装配型架的卡板作为加工对象,所加工的型架卡板已在生产中使用。这两台型架卡板的工作面,与进气道理论外形一致或差一个蒙皮厚度。根据所建立的数     

大尺寸整体C/SiC复合材料蒙皮骨架松动问题分析

针对大尺寸整体C/SiC复合材料骨架和蒙皮结构在165 dB热噪声试验调试过程中出现的蒙皮松动问题进行分析，提出了蒙皮与骨架装配时空悬面积过大引起蒙皮呼吸振动幅度增加，从而导致噪声振动环境中蒙皮松动的现象。仿真分析表明，在相同的加速度激励下随着蒙皮与骨架局部空悬面积变大，位移响应增大约1.72倍；通过装配间隙为0.2、0.6、1 mm的3组平板试验件进行验证，当蒙皮与骨架间隙较大时，其胶层厚度也较大，经过多次热加载后，胶层粘接性能下降，蒙皮与骨架之间空悬现象显现，在振动激励下导致蒙皮松动。最后提出了大尺寸复合材料蒙皮与骨架装配时需保证最大间隙不超过0.3 mm的改进措施。     

自动定位系统、激光刻型机和卧式数控蒙皮下料钻铣床

飞机装配用自动装配工装定位系统、激光刻型机和数控蒙皮下料钻铣床是西班牙M.Torres集团公司为航空工业设计、制造的,其可靠性已得到证实,给用户带来了良好的信用度和充分的信心     

民机机体蒙皮划痕的应力分析及处理方法研究

为了研究民用运输机蒙皮表面上常见的划痕损伤,根据划痕发生部位的结构特点,建立其应力分析模型,采用有限元分析方法,研究应力集中系数与外载荷、划痕宽度、划痕深度之间的变化规律。仿真得出,当划痕尺寸不变时,划痕所受应力集中系数基本不随外载荷的变化而变化;当外载荷不变时,划痕深度值增大时比划痕宽度值增大时对划痕所受应力集中系数影响大。分析仿真结果,提出了民机机体蒙皮划痕处理的三种方案,为航线维护中划痕处理提供理论支持。     

整体成型复合材料模型机翼设计、制造与验证

根据给定的外形设计了四种不同结构形式的复合材料模型机翼,通过对所采用树脂基体的化学流变特性的研究,确定其最佳固化工艺条件.采用整体成型技术制备了四种全复合材料模型机翼,并进行了三点弯曲试验.结果表明,工字梁结构形式的模型机翼具有最高的载荷重量比,其次为C型梁机翼,而蒙皮-夹芯机翼的载荷重量比最小.其中,蒙皮-夹芯模型机翼在测试中表现为加载点上蒙皮压缩破坏;蒙皮-加筋机翼则表现为支点处的剪切破坏;梁式结构机翼均表现为支点与加载点中间的前缘剪切破坏.采用有限元分析模型机翼的强度与破坏过程,其结果与试验结果吻合良好.     

TORRESMILL~和TORRESTOOL~系统蒙皮切边钻铣床及柔性夹具装置

M.Torres集团公司是为航空工业设计和制造专用机床和自动化装配系统的公司。在公司为世界飞机制造业交付的众多产品中,有一套知名的、且经过验证证明为非常成功的系统,即用于蒙皮壁板高速切边和钻铣加工的解决方案,又称TORRES-MILL~和TORRESTOOL~系统。     

三座标托架系统中双曲面蒙皮自动钻铆工艺技术研究

自劝钻铆机三座标托架系统一般只能实现平板类组件的自动钻铆，为了以较低的成本扩展自动钻铆机三座标托系统的应用范围，提高其使用效率及产品的装配铆接质量，本文研究了三座标托系统中调节控制α，β角度座标的方法，研究了确定双曲面蒙皮法向方法及估算公式，确定了工艺试验方法的设计原则，以及控制产品铆接变形提高装配铆接质量的方法。通过理论分析及曲型件试验加工证明在三座标托架系统中实现双曲面蒙皮自动钻铆技术是可行的。     

小型无人机复合材料圆管的成型工艺

小型固定翼无人机的尾撑制件为一种大长径比碳纤维复合材料薄壁类层压圆管结构，该制件除要求具有较高的内外质量、满足无人机机体结构使用要求外，其内形尺寸还应保证后续装配尺寸控制要求，因此使用传统的预浸料卷制成型方式较难以满足上述使用要求。为满足上述要求并得到一种成型工艺简便、成型质量良好的产品，利用丙烯酸酯橡胶及金属芯模制备了一种适用于预浸料成型的热膨胀芯模，并利用该芯模及组合模具通过真空袋压法实现了大长径比碳纤维复合材料薄壁类层压圆管结构制品的工艺成型。结果表明，采用丙烯酸酯橡胶作为热膨胀材料，可以良好地实现预浸料成型过程中的热膨胀加压，得到的产品不仅内、外质量良好，满足无人机机体结构使用要求外，其内形尺寸还满足了装配尺寸公差控制要求，是一种针对大长径比碳纤维复合材料薄壁类层压圆管制造较为良好的工艺成型方式。     

导弹蒙皮红外辐射特性的数值计算与分析

采用逆向蒙特卡罗(RMC)计算方法,在给定的飞行状态下分别计算出亚声速与超声速导弹蒙皮辐射源在不同方位角的2～μm、8～14 μm波段红外光谱辐射强度及强度场分布.结果表明:对亚声速导弹,相对于8～14 μm,其2～μm的辐射可忽略不计;对超声速导弹,相对于2～μm,其8～14 μm的辐射只有0%左右,但其绝对值较大而不可忽略不计.导弹的红外辐射在0°～90°探测位置内增加,在90°～180°内减小.大气对低空亚声速导弹辐射衰减作用强,对高空超声速导弹辐射衰减作用弱.超声速导弹的最大辐射强度是亚声速的18倍.      

结冰风洞中过冷大水滴云雾演化特性数值研究

为明晰结冰风洞中过冷大水滴（SLD）云雾演化特性，发展了基于欧拉法的SLD液滴运动、传热和传质耦合计算方法，针对3 m×2 m结冰风洞主试验段水平收缩构型，分析了SLD云雾沉降收缩特性、动量平衡特性和热平衡特性，探索了液滴变形破碎的影响，评估了构型出口处SLD液滴动量平衡和热平衡状态。研究结果表明：直径超过250 μm的SLD液滴在构型内会发生显著形变，液滴尺寸越大则变形程度越强，尤其在160 m/s工况下，当液滴直径超过750 μm后，SLD液滴甚至会发生破碎；液滴变形破碎效应会增大液滴加速度和液滴温度下降率，促使SLD液滴趋近动量平衡和热平衡状态；SLD云雾（最大液滴直径小于1 000 μm）在构型出口处会出现显著的粒径浓度分层、动量分层和热分层现象，其中直径小于100 μm的小尺寸液滴速度快、温度低且不断凝结，趋于平衡态，但直径超过500 μm的大尺寸SLD液滴速度慢、温度高且不断蒸发，则显著偏离平衡态；增大试验段气流速度尽管会减弱SLD云雾粒径浓度分层程度，但会增强动量分层和热分层程度，尤其在160 m/s工况下，SLD云雾会均匀分布在构型出口中心区域内（-0.75 m < Y < 0.75 m且-0.5 m < Z < 0.5 m），与其平衡态间的最大速度差和温度差将分别超过18 m/s和20℃。     

GH4169铸锭中夹杂物的类型及分布规律

高温合金中夹杂物是影响合金冶金质量和使用性能的主要因素。采用三联冶炼工艺对GH4169合金进行冶炼，并利用配有能谱仪的扫描电镜系统研究了VAR铸锭边缘及顶端区域夹杂物类型与分布的变化情况，为夹杂物的进一步控制提供参考。结果表明，在横向方向上，随试样所在位置远离铸锭边缘，夹杂物的平均尺寸由3.15 μm递减至2.58 μm，其数量密度由2 291 N/mm²（N代表夹杂物个数）降低至1 429 N/mm²；在纵向方向上，随试样所在位置远离铸锭顶端，夹杂物的平均尺寸由3.47 μm递减至2.84 μm，其数量密度由1 453 N/mm²降低至904 N/mm²，而合金中均包含5种类型的夹杂物，其类型与试样所在位置无关。最终，本实验初步判定φ508 mm的GH4169铸锭较为合适的车削量与切头量分别为30~40 mm和110~120 mm。     

直升机发动机舱通风、遮挡和隔热对红外辐射特性的影响

为了降低直升机发动机舱蒙皮的温度,减弱直升机红外辐射能量,采用数值仿真的方法研究其处于悬停状态、考虑了旋翼下洗作用的发动机舱蒙皮温度场和直升机红外辐射特性.针对基准发动机舱结构提出了在舱内加设辐射遮挡套、增开通风百叶窗、排气管尾缘修型和蒙皮内侧敷设隔热层等改进方案,研究了上述改进方案对直升机发动机舱蒙皮温度场和红外辐射特性的影响,得到了如下结论:①在发动机舱内加设辐射遮挡套后,整机侧向探测方位角内3~5μm红外辐射强度出现了约25%的增幅,8~14μm波段红外辐射与原始结构相当.②在发动机舱顶部增开通风百叶窗,直升机3~5μm红外辐射低于原始结构约12%,8~14μm波段红外辐射与原始结构相当.③在发动机舱顶部增开通风百叶窗的基础上,对排气管尾缘采取延伸遮挡以及在发动机舱蒙皮内侧敷设隔热层,整机3~5μm波段红外辐射的最大值下降约70%,8~14μm波段红外辐射的最大值下降约10%.      

副反射面调整模型及工程实现方法

针对大型反射面天线重力变形导致天线性能恶化的问题,提出了用副反射面实时调整减小重力变形影响的方法,分析了副反射面位置平移和旋转对天线增益和指向的影响,并建立了副反射面姿态随天线仰角角度变化的数学模型。用数字摄影测量得到了一组35m天线在不同仰角时的主反射面变形数据,并进行最佳吻合,从而得到一组副反射面最佳位置坐标,再与测量的对应仰角的副反射面在重力作用下的自身位移数据叠加,可以得到一组最终副反射面调整数据。将其代入数学模型,用最小二乘法进行最佳拟合,求出数学模型系数,再将该模型用于副反射面实时调整系统,则可减小重力变形对天线性能的影响。仿真结果表明,采用该模型对副反射面位置实时调整后,35m天线在X和Ka频段的天线增益分别提高了约0.52dB和1.95dB。     

罗罗两款涡轮发动机获CAAC认证

5月14日，罗罗公司宣布其M250和RR300涡轮发动机获得了中国民航局（CAAC）的认证。获得认证的M250产品为4款M250-B17涡桨发动机，前3款用于固定翼飞机，分别装配艾克斯特EA-500、格鲁博G120—TP和吉普斯兰GA-10飞机；第4款为用于配装旋翼机的M250-C47B，     

一种面向智能变形蒙皮的双程形状记忆合金复合结构

通过采用双程形状记忆合金丝为致动材料,复合各项异性的轻木和柔性聚合物材料,设计了一种面向智能变形蒙皮的复合结构。阐述了其变形的力学原理,分析了其变形效果与形状记忆合金丝的变形量的关系。介绍了智能变形蒙皮的结构设计,采用聚合物一体化注塑成型工艺,形成全柔性一体化复合结构。最后设计实验,对器件的基本伏安变化特性、压力载荷-变形行为特性和致动时间特性进行了测试,实验结果显示复合结构实现了连续可控变形,具备一定的可承载能力,在25V驱动电压下器件达到最大变形的致动时间为0.15s。     

复合材料帽形加筋壁板剪切屈曲性能

对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）帽形加筋壁板的剪切屈曲进行了试验、理论分析和数值模拟。根据线弹性理论推导了复合材料帽形加筋壁板蒙皮的应变分布；针对复合材料帽形加筋壁板3种蒙皮板条单元截取宽度和两种边界条件，利用理论公式和半经验公式计算了加筋壁板的剪切屈曲载荷；利用特征值法和几何非线性法进行了剪切屈曲模拟分析；将得到的分析结果与试验结果进行了对比。结果表明：根据线弹性理论得到的蒙皮应变分布与试验结果一致，验证了推导结果的正确性；选择合适的边界条件和蒙皮板条单元截取宽度，利用理论公式和半经验公式可得到加筋壁板较准确的屈曲载荷；利用特征值法得到的屈曲载荷较试验屈曲载荷高，选择合适的几何初始缺陷系数利用几何非线性分析方法可模拟复合材料帽形加筋壁板在剪切载荷作用下的屈曲过程。     

基于力位协同控制的大飞机机身壁板装配调姿方法

为校正中机身壁板由于重力和调姿内力产生的变形，提高中机身壁板装配调姿精度，提出了一种基于力位协同控制的装配调姿方法。通过将调姿机构等效为并联机构，推导了调姿机构的解析正反解模型；根据螺旋理论，建立了力传感器测量值与重力、调姿内力之间的映射关系，实现重力补偿值的动态计算，基于局部刚体-弹性连接假设，通过多元线性回归方法构建了调姿内力转化为位置补偿量的模型；根据Clamped-Free变形协调原理，简化了定位器调姿内力之间的协调关系，在此基础上提出了重力前馈补偿和调姿内力转化为位置补偿的力位协同控制策略，并对其进行了理论分析与设计。最后，对所提出的控制策略进行了仿真分析，结果表明采用力位协同控制方法，调姿定位精度提高35.3%，调姿内力降低77.8%，通过应用实验，说明了该方法的可行性和有效性。