飞机装配制造执行系统关键技术研究及系统实现

本文对飞机装配过程管控的业务需求进行了深入分析,研究了装配MES的关键技术,研发了飞机装配MES,该系统已在某民机制造企业成功上线应用,并在应用中取得显著效果。     

制造执行系统及其在Cessna生产中的应用

由于制造执行系统(MES)能够有效地管理生产运作过程、提高及时交货能力、改善物料的流通性能和提高生产回报率,近年来引起了国内一些大中型企业特别是航空航天企业的重视,并积极开展MES系统的推广应用.针对某航空企业轻型飞机Cessna L 162生产线MES系统的实施,将介绍其装配流水线选型、装配线工位划分与工艺流程分析、MES系统架构规划与功能实现、MES系统在生产线上的应用等.该MES系统的应用解决了传统飞机生产管理方法无法适应高产能流水线的问题,大大提高了生产效率,创造了很大的技术经济效益.     

基于航空发动机脉动装配的智能管控技术研究

脉动装配生产组织模式能够有效提高航空发动机装配的质量和效率。通过对国产航空发动机脉动装配生产组织模式的需求分析,提出生产资源的精准配送是保证生产线实现脉动装配的关键。梳理国内外智能制造生态标准,结合发动机装配需求,提出基于实时数据驱动的航空发动机脉动装配生产线智能管控系统。总结出包括装配工艺仿真、智能排产与动态调度、物料标识与配送、技术状态管理、装配状态采集及优选优配等方面的关键技术。为建设智能、柔性、脉动的航空发动机装配系统提供技术支持。     

商用航空发动机数字化装配工艺设计系统

基于模型的定义技术在航空发动机结构设计中应用广泛。针对商用航空发动机装配工艺设计工具应用问题,以产品数 据模型为核心,提出基于TeamCenter&Cortona3D集成的设计思路。打通产品装配工艺设计业务链,构建基于模型的数字化装配工 艺设计环境,自上而下实现基于模型的装配工艺任务规划、基于模型的装配工艺/ 工装设计与仿真验证,实现面向装配制造的工艺 设计,从而提高商用航空发动机装配工艺设计效率和质量,缩短产品研制周期。     

数字化装配工艺与装配过程管理协同设计

从航空发动机装配阶段的数字化需求出发,分别介绍数字化装配工艺设计和装配过程管理两个阶段的国内外技术发展现状;重点阐述了装配工艺设计与装配过程管理协同设计的理念,从现状介绍、需求分析、方案规划等方面进行详细介绍;综述目前协同设计的建设情况,全面为后续发动机数字化装配平台的规划管理和实施建设提供参考。     

飞机数字化装配数据集成管理研究

为了适应现代飞机制造业数字化管理的需要,提高装配数据的共享度和集成度,本文论述了飞机数字化装配数据集成的内涵,通过分析飞机数字化装配业务流程,明确了装配数据在信息化管理软件PDM、CAPP、ERP、MES之间的数据交互过程,以网络和虚拟数据库技术为支撑,建立了以PDM为核心的系统集成框架,并建立了集成产品、工艺、资源和检验的统一装配数据模型,最后提出了一种PDM与CAD、PDM与CAPP、PDM与ERP/MES系统集成模式,并利用XML文件作为中间转化格式,实现系统之间的信息交换与共享。     

基于离散型航空制造业ABOM数据分析

针对航空发动机燃油控制系统装配BOM数据结构化程度低及数据离散分布等问题,分析了燃油控制系统装配BOM的类型及特点,提出了基于PDM系统进行装配BOM数据管理的结构化定义模型。从数据构建、流程管理、IT技术应用等方面提出了有效ABOM准确率的措施,希望能给我们企业自身ABOM数据的管理提升提供参考。     

航空发动机智能化装配技术体系构建探索

为了研究国内航空发动机装配技术转型及发展趋势,运用离散装配和流程装配生产理念,借鉴国外在飞机和航空发动机装配,采用脉动节拍化生产成功应用经验,针对国内航空发动机装配工艺特点,提出适用于国产航空发动机单元体装配与总装装配,基于智能物流与产线系统深度融合的“多对一或多对多”混合装配新模式的发展思路和实施路线,为保障装配质量和效率,在新装配模式下,构建探索智能化装配的技术体系。     

航空制造领域中三维工艺技术的应用

随着信息化技术的不断发展,发达国家的飞机制造企业通过三维数字化技术的应用有效提升了工艺设计水平,解决了在航空产品数字化工艺设计、制造方面的标准统一和系统整合等问题,保证了业务应用系统基础数据的一致性和规范性.国内飞机制造企业经过长期的三维工艺设计与仿真、CAX/CAPP/MES系统集成等技术的研究,突破了基于模型的定义(MBD) [1-2]、三维工艺设计可视化、三维装配过程仿真验证及优化、三维工作指令的创建、发放及浏览、多系统集成和业务流程优化等关键技术瓶颈,构建了体系完整的、能支撑装配、机加、钣金、冶金等各类工艺设计业务需求的三维化、系统化、集成化的企业级数字化工艺设计平台,实现了传统二维工艺设计制造体系向三维数字化工艺设计制造体系的成功转型.     

基于几何代数理论的转子堆叠装配多目标优化

在航空发动机多级转子装配过程中,优化的转子堆叠装配方案对提高转子装配质量及安全运行有着重要的意义。为了提高转子安装相位优化效率和装配质量,基于几何代数理论并结合多目标优化方法提出了一种高效求解最优堆叠装配方案的方法。首先,对几何代数和齐次矩阵的计算效率进行对比验证,并基于几何代数理论改进多级转子堆叠装配误差传递模型;其次,针对航空发动机转子安装相位角度的装配要求,建立转子同心度和初始不平衡量的多目标优化模型;最后,采用非支配排序遗传算法求解该堆叠装配多目标优化问题,获得符合工艺要求的最优装配方案。算例结果表明,优化后的转子装配方案比随机装配方案同心度降低65.10%,初始不平衡量降低97.88%。     

跨流域高超声速绕流Boltzmann模型方程并行算法

通过对Boltzmann方程碰撞积分进行模型化处理,提出了统一描述各流域复杂高超声速流动输运现象的气体分子速度分布函数控制方程,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造出直接求解分子速度分布函数的气体动理论耦合迭代数值格式,研制了复杂飞行器高超声速绕流气动热力学计算模型。基于对气体动理论数值计算方法内在并行性、变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性的分析研究,使用区域分解并行化方法提出了新型的气体动理论数值算法并行方案;研究了数据的并行分布与并行执行特征,开展了大规模的并行化程序设计,构造了可稳定运行于成千上万CPU的高性能并行算法,用以模拟各流域复杂飞行器的高超声速绕流问题。以稀薄流到连续流环境下不同Knudsen数、不同马赫数的可重复使用类球锥卫星体及翼身组合复杂飞行器等气动力、热绕流问题为研究对象展开大规模并行计算,并进行算法验证,所得计算结果与理论分析、直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)的模拟值及有关实验数据吻合较好,揭示了飞行器跨流域高超声速下的复杂流动机理与变化规律,提供了一条能够可靠模拟高超声速飞行器跨流域气动力及热问题的统一的算法应用研究途径。     

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。     

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。     

μ理论在电液负载模拟器中的应用

 研究μ理论在电液负载模拟器中的应用，提出电液负载模拟器的鲁棒控制策略。电液负载模拟器是一个复杂的机-电-液复合系统，且是一个强耦合、时变受控对象。综合考虑参数变化、模型变动和干扰等不确定性的影响，利用μ综合控制理论设计电液负载模拟器的鲁棒力控制器，并通过μ分析使用鲁棒力控制器时系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。给出使用鲁棒力控制器和经典力控制器时的实验结果，实验结果表明所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。     

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。     

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.      

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…