补气对飞机油箱催化惰化系统性能的影响

针对国产航空燃油高蒸汽压的特点,提出了 1种带外界补气的燃油箱催化惰化系统。以油箱出口抽吸气体流量为基准,推导了系统各部件进出口各组分气体的流量关系,并基于质量守恒方程及气体平衡溶解关系,建立了油箱气相空间气体体积分数变化的数学模型,推导了临界催化效率,并通过实验对核心的油箱模型进行了正确性验证。以 RP-3燃油为研究对象,引入补气比上下限,分析了催化效率、补气比对催化惰化系统性能的影响。结果显示:催化效率高于临界值时,系统补气可以缩短惰化时间,但同时须增加预热功率以及冷却气体流量;催化效率一定时,补气比存在最优解,且与催化效率正相关,归纳了最优解的经验公式。由于惰化效率更为重要,未来国内在设计催化惰化系统时,可通过增设补气系统来加快惰化速度。     

机翼-机身柔顺对接装配及接触力分析方法

在机翼机身数字化对接装配中,由于制造误差、定位误差等因素,装配件在对接前不可避免地存在一定偏差,对接过程中连接结构可能出现磕碰、磨损和变形等现象。为了避免翼身对接装配中遇到上述情况,本文设计了一种五自由度柔顺对接机构,使部件对接过程中遇到干涉时能够柔性适应,根据目标部件的导向顺利完成装配。在此基础上,本文以叉耳式连接结构为研究对象,通过对翼身柔顺对接过程中连接结构的接触力情况进行分析,建立了翼身柔顺对接过程中叉耳式连接结构的接触力预测模型。     

飞机自动制孔离线编程数据准确提取技术

针对目前飞机组部件自动制孔离线编程人工参与程度高、效率低,质量问题无法预防的现状,提出了基于数据库及标签定义的准确离线编程技术。根据飞机自动制孔的工艺特点,制定了离线编程流程。根据离线编程数据需求,建立了编程数据库。结合数据库以及MBD模型,制定了自动制孔标准件、叠层、厚度、工艺参数等信息提取规则,利用DELMIA中标签具备属性特征、方向特征、点位特征的特点,实现了基于标签的工艺信息表达及设备姿态控制。最后对标签在产品坐标系和设备坐标系的转换进行了分析,实现了加工程序坐标值的正确输出。     

一种适用于飞机壁板自动化制孔的法向修正技术

在飞机装配中制孔的位置和法向精度将直接影响飞机最终的装配质量。自动化制孔以飞机数模为基准,但在实际装配过程中,由于受多源耦合装配误差影响,壁板等大型柔性结构件的实际外形不可避免地会与理论数模出现偏差,因此需要对制孔位置和法向进行修正。为了减少制孔法向偏差和提高制孔效率,本文结合大型飞机机翼壁板的结构特点,提出一种基于基准孔插值的法向偏差修正技术。通过激光位移传感器的测量值计算得到各基准孔的实际法矢方向,结合视觉测量系统得到基准孔孔位偏差,利用插值算法实现其余孔位的法向修正。试验结果表明,该修正技术可实现法向误差不超过0.3°,制孔效率相比逐孔修正可提升约25%。     

基于飞机壁板特征的扫描路径生成方法研究

为解决航空制造业数字化测量过程中复杂零部件不能完整测量的问题,提出了一种基于特征识别的飞机零部件扫描路径生成方法。对于一个飞机零部件的数字模型,本文的目标是对其中存在的槽特征、筋特征给出若干条扫描路径,使持有扫描仪的机械臂能沿此路径对该零部件的各类特征进行完整精细地扫描。本文采用区域分割的方法对各类特征进行分割和提取。考虑到槽、筋等特征中不易被扫描到的区域均为和扫描方向近似垂直特征面,在对模型进行区域分割之后,将这些特征面进行提取,作为后续处理的基础。扫描路径的规划主要是通过分析提取出的特征面来进行的:将每个特征面投影到一个二维平面内,并在二维空间内对该特征面生成一条合适的扫描路径,将该路径投影返回三维后,对其沿着一定角度进行偏置,得到了最终的三维扫描路径。实验结果显示,本文提出的方法能够准确地生成飞机零部件数字模型的扫描路径,适用于航空制造业的实际数字化测量过程。     

基于三维点云处理的整流蒙皮修配量提取技术

在飞机翼身对接过程中,需要在翼身对接处的外表面覆盖整流蒙皮,以维持飞机的气动外形。为了确保在装配整流蒙皮时,蒙皮间的配合间隙量满足设计要求,需要精确修配其加工余量,故本文提出了一种基于三维点云处理的飞机蒙皮修配量提取技术。首先对扫描的机翼机身对接数据进行预处理获取关键点;然后对关键点和模型蒙皮数据计算直方图特征描述子,寻找相似的描述符;最后使用霍夫投票算法和迭代最近点算法匹配模型蒙皮和翼身对接数据。在提取修配量时,先检测翼身对接处机翼、机身蒙皮边界线和粗加工蒙皮的端面边界线;然后把机翼、机身蒙皮边界线投影到粗加工的蒙皮上,计算它与其端面边界线的距离,最终提取蒙皮修配量。该方法实现了对整流蒙皮的自动化配准和修配,极大地减轻了人力、物力、耗时等问题,对实际飞机装配有较高的应用价值。     

一种鲁棒的飞机零件多尺度特征点检测方法

针对飞机零件几何模型多尺度特征检测问题，提出一种鲁棒的多尺度特征点检测算法。算法首先设计一种L1中值滤波算法获取无结构点云精准法线；然后基于计算得到的法线，计算各点的局部邻域波动，提取初始特征点；最后针对初始特征点数据冗余问题，提出一种收缩优化策略，计算最终特征数据点。试验结果表明，与传统的点云特征点检测方法相比，算法检测精度明显提升；其次，对于存在较大噪声的点云数据仍然能够有较好的提取效果，算法鲁棒性高。     

基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配系统

针对飞机壁板数字化、柔性化制造需求,提出一种基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配方法,通过有限元参数化建模,应用蒙皮支撑点寻优算法,实现卡板布局优化设计。根据壁板组件各零件的定位要求,详细设计了壁板柔性装配系统中长桁、蒙皮、角片的柔性定位方式,开发了基于EtherCAT总线的分布式网络控制系统用于完成整个壁板的装配。本系统实现了在一套柔性装配系统上完成4块壁板的装配,改变了传统固定式工装设计思维,对飞机壁板柔性装配技术的发展具有重要意义。     

基于层级优化点云配准的飞机整机测量技术研究

飞机产品的精度要求越来越高,这使飞机零件的精确制造和精密装配变得越来越重要。随着数字化测量技术的发展,三维激光扫描仪被广泛应用在飞机产品的多视角局部几何形状捕捉中。将多种角度的点云对齐到同一坐标系中,最终组成测量目标的完整形状,该过程称为配准。因此,多视角点云配准是飞机产品外形重建和检测的重要步骤。针对此问题,提出了基于层级优化的多视角点云配准的通用框架。系统的输入是由位于不同站位的激光扫描仪扫描所得到的带标靶的点云数据,各点云数据处于不同的测量坐标系下且有不同程度的重叠。用图来表达多视角点云和点云之间的重叠关系,图中每个节点表示单站点云数据,节点之间的边表示两点云之间的重叠关系。为使这些点云数据最终匹配到统一的坐标系下,还提出了一系列方法来提高点云配准的精度和效率。