飞机水平安定面整体复合材料结构装配关键技术研究

随着复合材料用量的不断扩大,我国民用客机的水平安定面复合材料整体化导致装配基准变化、对称度难以保证、大量盲区复合材料钻孔等问题。通过开展装配基准的选择、下壁板组件的精确定位、激光跟踪仪测量辅助定位、盲区精确协调钻孔等关键技术研究,顺利完成某型民用客机复合材料整体水平安定面的装配,气动外形、紧固件安装及装配质量均满足设计要求。     

以骨架为基准的无余量装配机翼制造质量控制

国产某型飞机机翼首次采用了"以骨架为基准"的无余量装配技术,突破了我国几十年来在飞机装配方面一直沿袭原苏联"以外形为基准"的装配技术.     

复材C梁角度偏差对装配静强度影响的建模仿真研究

针对含有角度偏差的复合材料C形梁的典型装配结构,建立了一种研究其角度偏差对装配结构的静载强度影响的有限元模型,设计了含有角度偏差的典型结构的单拉试验以获得最大静载强度的试验数据.在有限元软件ABAQUS中建立了仿真模型,采用基于应变描述的三维Hashin准则预测材料的失效,编写用户材料子程序(UMAT)仿真单拉过程.与试验结果对比验证了模型有效性,为进一步分析复合材料C形梁的角度偏差对其典型装配结构的静载强度影响规律提供了理论基础.     

以骨架为基准的装配法在铝合金油箱上的应用

我厂某机上的铝合金油箱(简称油箱),生产了很多批尚未工艺定型,成为厂质量关键之一。后采用以骨架为基准的装配法,解决了质量关键,已正式用于成批生产。一质量关键原因分析 1.油箱外形和结构复杂为了充分利用油箱安装处的有效设计空间,故它的外形较复杂(见图1)。     

结构形式及成型方案对飞机复材结构的外形精度影响分析

与金属相比复合材料板件的厚度偏差较大,这一弱点对保证飞机装配精度非常不利。本文针对三种典型结构形式,计算了各结构形式采用不同成型方案的外形偏差值,通过对比分析,从保证飞机外形面精度的角度提出了应选择的成型方案。     

航空发动机导管结构完整性要求的初步研究

航空发动机导管失效,国内外都有深刻的教训。本文结合新、老机种研制、生产、使用经验和出现的故障模式,探讨了国外有关发动机规范、结构设计准则、应力标准、结构完整性大纲等对导管的要求,提出了制订我国“航空发动机导管系统结构设计准则”的初步建议。文章搜集了各种导管容许工作压力、容许撞击压力峰值、容许椭圆度、容许工作介质极限温度、容许安装偏差、容许支承间距、常用导管管接头疲劳极限等数据和图表,可供设计、制造、装配、试验和排故等工作参考。     

基于激光雷达的数字化装配检测技术研究

为提高新型飞机装配检测需求,提出了基于激光雷达的装配检测方法,使用激光雷达对装配零部件定位基准进行测量,并对测量数据进行分析,提取出关键尺寸信息,从根本上解决装配问题。结合飞机某部件装配检测实例,对其装配问题进行检测及分析,解决了飞机装配过程中配合尺寸超差问题。结果证明基于激光雷达的装配检测技术可高效准确地检测出飞机装配问题,对实现飞机数字化自动装配具有重要意义。     

基于并联装配模型的飞机壁板件装配偏差分析

飞机是一种对气动外形准确度要求很高的机械产品,壁板件作为飞机机身的主要部件,其装配质量将会影响飞机的装配质量及性能.目前,对壁板件的装配偏差分析主要还是按照传统的柔性件装配偏差模型进行,而没有针对壁板件的装配工艺特点进行建模分析,这势必会造成分析偏离实际装配情况,导致结果精度不高.本文针对壁板件装配工艺特点提出一种并联装配模型,在小变形、线弹性假设下对其进行装配偏差分析,建立并联装配偏差模型,在此基础上,按照壁板件装配顺序建立壁板件装配偏差模型,为壁板件装配偏差分析及预测提供理论和技术手段.并以具体案例模型分别对所提出的并联装配偏差模型及壁板件装配偏差模型进行了求解及仿真装配验证.     

无人机制造外形气动偏差评估方法

气动外形对无人机起着至关重要的作用,有必要对其制造外形的气动偏差进行评估。利用数字摄影测量系统获得无人机制造外形的点云数据;以机头为参考点,将测量点云数据模型与理论模型的坐标系重合,对比重合度并统计无人机制造外形与理论外形的几何偏差分布;根据点云数据进行逆向建模,获得无人机制造外形的三维模型;对无人机理论外形进行CFD计算,与其风洞试验数据进行对比,通过调整网格及计算方法,得到与试验数据相吻合的CFD计算方法;以此方法计算得到无人机制造外形的气动数据,并与无人机的理论气动力进行对比。结果表明:此评估方法能够定量地评估外形制造偏差对无人机气动特性的影响。     

四轴坐标测量中转轴位置参数标定和数据整合

为解决旋转工作台在装配过程中产生的安装误差,旋转轴与坐标测量机Z轴不平行,因而造成整体检测精度不够这一难题,提出了旋转轴空间位置参数标定的新方法:设计专用标定工装,通过找正和测量标定工装的基准面和基准孔特征要素,得到旋转轴所在空间直线方程,从而实现旋转轴空间位置参数的标定。实验结果表明该方法简单、高效,基于该工装的旋转轴空间参数标定方法与数据整合算法适合航空发动机叶片高精度的检测。     

浅谈数字化测量技术在飞机装配中的应用

航空武器装备多品种、小批量和低成本快速研制的需求推动了测量设备在辅助加工、制造和装配中的高度集成.以波音、空客为代表的国外先进飞机装配生产线中,数字化测量技术的应用已由关键零部件的离线检测发展到贯穿于制造和装配的检测过程控制和故障维护等全过程的在线自动化测量,测量依据也由二维图样发展为三维CAD模型[1-3].而国内飞机装配中的数字化测量技术应用仅限于激光定位与测量技术在装配工装安装、调整中的初步工程化应用,在辅助飞机协调装配和过程控制方面还是空白,仅在近一两年对产品外形测量有些零星的技术探索.     

基于逆向测量法的某型空气发生器导管设计与制造

某型空气发生器燃油、滑油导管管体变形、开裂,由于设计图样是二维平面示意图,没有空间三维外形尺寸和角度形迹,缺少制造工具,给导管修理带来诸多困难。通过对导管标准样件实物逆向测量形成数据文件,使用CATIA软件仿真设计导管标准样件三维图;设计、制造专用工装、测具对导管扩口进行加工、检测;采用专用弯管器,预防导管弯曲变形;采用3D打印制造导管胎膜检具,快速检测、比对修理过程中导管的外形,为导管变形位置准确定位提供检测标准。     

飞机装配协同测量技术应用

针对飞机装配对大尺度、高精度、多任务和快速测量的需求,介绍了面向飞机数字化装配的测量基准标定、测量设备协同工作模式等方法,阐述了多系统协同测量的技术方案,基于USMN(Unified Spatial Metrology Network)构建包络飞机全尺寸的测量基准网,形成适应飞机装配的多系统协同测量模式,可实现内部隐藏特征、孔位信息、轴线、配合型面、气动外形和间隙阶差的测量,满足了飞机装配的三维数字化测量需求。最后以全机对合测量与大型零部件表面测量为例,验证协同测量的有效性。     

航空发动机转子装配优化技术

转子装配优化技术是通过优化转子各部件之间的安装角度,达到控制转子不同心度和初始不平衡量的目的。详细阐述了基于转子部件跳动测量,计算转子旋转轴线与部件惯性轴之间的偏差,进而计算转子不同心度和不平衡量的估算方法;提出了针对转子不同心度和不平衡量双目标优化原则,并采用蒙特卡洛仿真法对随机装配过程、单目标装配优化过程和双目标装配优化过程进行仿真,通过验证表明,转子装配优化技术达到了改善转子装配质量的目的。     

基于Kriging模型插值的孔位修正策略

飞机装配时的孔位精度直接影响其最终装配质量，而待制孔零件易发生变形和整体偏移，因此一般通过基准孔信息对待制孔位进行补偿。提出一种基于Kriging插值的孔位修正方法，通过基准孔建立孔位理论坐标与实际偏差值的Kriging模型，进而预测待制孔的孔位偏差，并给出每个位置的预测标准误差，以指导基准孔的增添和布置。最后通过有限元和数值实验分别验证了零件在极限变形和整体平移旋转情况下该方法的有效性，实现了孔位估计误差小于0.3 mm。     

航空发动机外部管路的结构与动力学特征参数分析

针对航空发动机外部管路系统的动力学设计需求,采用理论计算与试验测试相结合的方法研究管路系统的关键设计参数及影响规律。研究结果表明:外径、跨度和弯曲角度是影响导管振动特性的主要结构与装配参数,随外径增大,导管基频提高;随跨度增大,基频降低;随弯曲角度增大,基频提高。而弯曲半径、壁厚和安装横向偏移对固有特性的影响很小,可不予考虑。导管充液后,各阶模态频率会略有降低,液体密度越大,影响越大;而流体压力和速度对模态特性影响很小,可不予考虑。     

航空导管的数字化测量方法研究

以航空导管的矢量管形和增量管形规则为基础,分析了导管的几何特征,总结出在普通三坐标测量机上进行导管外形测量的具体方法,以及测量数据的处理流程,并探讨该项技术的应用要点,为航空导管制造的形状质量检测提供更多的数字化测量方法。     

航空导管连接卡箍研究

卡箍在飞机上的应用较为广泛,卡箍的质量问题也会影响飞行的安全.新型铝合金柔性导管连接卡箍结构简单,质量轻,便于加工、安装、维护,能防止漏油、漏气等,可有效解决现在军用飞机上卡箍结构复杂、质量重、安装不方便、使用和维护不方便、易漏油、漏气,以及不能双向补偿导管安装时的角度偏差和径向位移的问题,能进一步满足军机的使用需求.本文分析了目前导管连接卡箍存在的问题,并在研究新型铝合金柔性导管连接卡箍结构、材料、性能等特点的基础上,提出了鉴定试验项目.     

基于改进Jacobian-Torsor理论的转子组件装配精度控制方法

转子装配是航空发动机制造过程的核心环节，防止同心度超差是转子组件装配需要解决的重要问题。传统方法以千分表人工手动测试为主，依赖制造经验，缺乏系统、定量的结构精度设计理论方法支撑。针对转子的回转特性和多级装配特点，提出了基于改进的雅可比旋量理论的三维偏差建模方法和组合堆叠同心度控制策略，通过引入回转副有效表征了航空发动机转子零件的回转特性，确定了雅可比扩展矩阵和同心度偏差传递函数及其控制方程。结合该方程，对某4级涡轮转子装配进行验证，当各级安装角度分别为3.513 rad、5.206 rad和0.953 rad时，可获得最高同心度0.042 mm。结果表明该模型可以有效预测组件整体精度和确定最佳装配方案，具备较强现实指导意义。     

基于预装配精度分析的飞机关键装配工序质量控制技术

针对大型飞机机身部件装配过程中经常出现装配精度超差造成的装配返工、返修现象,提出基于预装配精度分析的飞机关键装配工序质量控制技术。首先,对零部件或在制装配件的关键特性点实际坐标信息进行预处理,包括坐标系转换、数据补偿、数据整合与格式转换;其次,基于装配工艺和实测数据,建立基于实测数据的装配工序精度模型,进行预装配精度分析。最后,以某型飞机中机身壁板装配为例,采用激光跟踪仪获得关键控制特性点的三维坐标实测信息,将处理后的实测数据作为装配精度预测模型的输入偏差进行预装配精度分析,实现了中机身壁板的质量控制。