大尺寸测量技术在航空制造业中的应用及关键技术

当前航空制造业朝着高精度、低成本、柔性化、数字化的方向快速发展,飞机零部件的加工和装配越来越依赖于大尺寸测量技术和系统提供的技术保证.因为一方面,飞机产品零部件尺寸越来越大、整体结构越来越多而精度要求越来越高,尤其是其中的关键特性[1].另一方面,在航空产品制造的全球协作精益化生产要求的背景下,要求大型复杂零部件能在全世界各地生产并能够无缝集成、统一装配,做到"统一协调、提前预见问题、少无返工"[2].同时,随着航空企业生产数字化程度的提高,要求形成产品设计、工艺规划、制造、检验等环节集成于一体的产品闭环制造数字链,对生产的各环节进行有效的沟通和反馈,保证产品的制造装配质量和产品制造周期中信息的统一性和交互性[3].     

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。     

数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用

数字化测量技术及系统是现代飞机数字化装配技术的重要组成部分.现代飞机装配中通过应用数字化测量技术及系统,不仅保证了飞机装配准确度、提高了生产效率,同时实现了飞机产品从零件设计制造到装配过程的全数字量传递.本文详细研究了当前在飞机装配中应用广泛的几种数字化测量系统:激光跟踪仪测量系统、三维激光扫描测量系统、数字照相测量系...     

飞机数字化装配柔性工装技术体系研究

在当前国内航空制造业大力提倡飞机装配数字化、柔性化的背景下,亟需深入研究飞机数字化装配柔性工装技术,通过建立柔性工装技术体系,以规范和指导国内柔性装配工装的设计制造及应用,从而提高国内飞机装配工装的数字化、柔性化技术水平以及柔性工装的应用规模。飞机产品结构复杂,零部件数量多,且多数零件为尺寸大、刚性小的钣金件,在装配过程中易发生变形。为了满足飞机产品最终的装配准确     

基于全三维设计的航空紧固件信息表达

MBD模型将产品的设计、制造、检验、装配信息集成化,成为全三维设计过程准确、实时、可追溯到单一数据源,实现三维数字化制造、装配无纸化.占飞机整体零件数量半数以上的紧固件,种类繁多、造型复杂.针对紧固件信息设计、装配效率、准确率低的特点,提出了基于MBD的航空紧固件3D点线表达方式,分析航空紧固件及其相关信息的结构化管理组织方式,设计人员综合考虑零部件位置、载荷要求、变形程度等因素,确定紧固件型号,形成以3D点线形式表达紧固件并可直接交付装配部门的装配文件,使紧固件装配设计流程正规化、标准化.     

飞机无型架装配技术

无型架装配技术是指利用产品本身的特性和定位特征实现飞机零部件的定位和装配,从而减少航空产品装配工作对型架的依赖性的一种技术.它避免了传统飞机装配过程中存在的一些问题,提高了装配工具的柔性和可重用性     

温度变化对飞机装配的影响及解决措施

为了解决温度变化对飞机装配件的影响,文中针对在飞机装配过程中,温度变化对飞机装配件影响进行了分析,由于不同材料之间的热膨胀系数不同,使得产品在装配过程中产生了误差,影响了产品的质量。通过对产品装配过程中尺寸移制的一次协调误差计算和多环节尺寸移制的协调误差计算,提出了减小飞机装配过程中温度变化影响的具体措施,提高飞机产品的协调准确度。     

飞机数字化装配测量场构建关键技术研究

数字化测量场是在装配过程对零部件几何状态及几何关系进行快速精确测量,实现基于数字量的产品设计数据向实物传输的关键纽带。随着航空工业的市场竞争日趋激烈,飞机产品的生产朝着低成本、高质量、短周期、长寿命的方向发展,使得数字化设计、制造、装配与测量技术越来越多地应用到飞机产品研     

飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势

柔性工装技术是基于产品数字量尺寸的协调体系,利用可重组的模块化、数字化、自动化工装系统,可以免除或减少设计和制造各种零部件装配的专用固定型架、夹具。因此,通过应用柔性工装可以缩短飞机装配的制造时间,以提高质量,并减少工装数目,实现"一型多用"的制造模式。飞机工艺装备作为保证飞机制造和装配准确度要求的专用设备,在飞机生产中占有举足轻重的作用。传统的工艺装备大量采用刚性结构,设计制造周期长、研制成本高、开敞性差、应用单一,难以满足飞机多品种、小批量生产模式下的研制需求。     

基于模型定义的飞机全三维设计实现技术

纵观全球飞机研制,随着信息技术和计算机技术的快速发展,国际最新的在研飞机普遍采用全三维设计技术,彻底取消二维图纸,所有零部件的三维设计作为唯一权威性的数据集,供用户的所有后续环节使用.采用全三维数字化设计方法,通过在线关联设计和并行产品定义,不仅能提高协同效率,而且能摒弃传统设计方法中大量二维图纸,提高了飞机协同设计效率,推动了飞机制造业的数字化变革.采用三维实体数字化模型进行预装配,能最大程度地减少设计错误,提高设计质量,结合设计信息和制造信息,进一步缩短飞机研制周期. 波音公司在梦幻客机787的研制过程中,要求全球合作伙伴采用基于模型定义(Model Based Definition,MBD)作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据,即在虚拟环境中设计、构建和测试787飞机生产前的数字化制造工艺,通过生产现场的网络终端传递制造数据,实现波音787全三维研制,并最终取得了成功[1].     

有翼高超声速再入飞行器气动设计难点问题

有翼高超声速再入飞行器是近年来的研究热点,气动设计是飞行器设计的关键。为了更清楚地认识有翼高超声速再入飞行器气动设计的难点问题,对有翼高超声速再入飞行器的发展、优势及总体任务剖面进行了介绍,从5个方面详细介绍了该类飞行器气动设计的难点问题,包括多约束复杂面对称气动布局设计、高温真实气体效应对气动特性影响、天地差异与天地换算方法、反作用控制系统(RCS)喷流干扰对气动特性的影响以及气动数据不确定度等,简要阐明了这些难点问题对总体设计的重要性以及初步的解决思路,为有翼高超声速再入飞行器气动设计提供了一些参考。     

Simulation and Analysis of Crashworthiness of Fuel Tank for Helicopters

Crashworthiness requirement of fuel tanks is one of the important requirements in helicopter designs. The relations among the protection frame, textile layer and rubber layer of the fuel tank are introduced. Two appropriate FE models are established, one is for an uncovered helicopter fuel tank without protection frame, and the other is for fuel tank with protection frame. The dynamic responses of the two types of fuel tanks impinging on the ground with velocities of 17.3 m/s are numerically simulated for the purpose of analyzing energy-absorbing capabilities of the textile layer and protection frame. The feasibility of the current crashworthiness design of the fuel tank is examined though comparing the dynamic response behaviors of the two fuel tanks.     

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。     

突破技术趋同，波音再现竞争优势

 波音公司面临着来自空客公司的巨大挑战,企业战略性创新才是公司成功的关键。为此波音公司的全部战略性研究集中在扩大产品的差异性上,体现在3个方面：电子化（e-Enabled）运营环境、整体复合材料机身部件的制造技术和支持波音787客机的全球协同环境（GCE）。     

The effect of inlet conditions on the flow and heat transfer in multiple rotating cavity with axial throughflow

This paper discusses experimental results from two different build configurations of a heated multiple rotating cavity test rig.Measurements of heat transfer from the discs and tangential velocities are presented.The test rig is a 70% full scale version of a high pressure compressor stack of an axial gas turbine engine.Of particular interest are the internal cylindrical cavities formed by adjacent discs and the interaction of these with a central axial throughflow of cooling air.Tests were carried out for a range of non-dimensional parameters representative of high pressure compressor internal air system flows(Re up to 5×106 and Rez up to 2×105).Two different builds have been tested.The most significant difference between these two build configurations is the size of the annular gap between the(non-rotating) drive shaft and the bores of the discs.The heat transfer data were obtained from thermocouple measurements of surface temperature and a conduction solution method.The velocity measurements were made using a two component,LDA system.The heat transfer results from the discs show differences between the two builds.This is attributed to the wider annular gap allowing more of the throughflow to penetrate into the cavity.There are also significant differences between the radial distributions of tangential velocity in the two builds of the test rig.For the narrow annular gap,there is an increase of non-dimensional tangential velocity V/Ωr with radial location to solid body rotation V/Ωr=1.For the wider annular gap,the non-dimensional velocities show a decrease with radial location to solid body rotation.      

临近空间飞行器测控与信息传输系统频段选择

 临近空间飞行器是高性能信息化武器平台,测控（TT&;C）与信息传输系统是其信息保障的核心,而选择合理、可行的频段是展开系统设计的前提和基础。频段选择影响到整个技术方案的制定,是一个需综合考虑、影响深远并具有战略意义的关键问题,从国际电联（ITU）国际标准、高速数传、接收信噪比（SNR）、“三抗”、超视距中继、黑障、雨衰以及设备研制成熟度8个方面全面、细致论证了近空间平台测控系统的频段选择问题,最终得出在视距链路中以Ka频段为宜,在超视距链路中以Ku/Ka双频段为宜的结论。     

基于弯曲激波压缩系统的高超声速进气道反设计研究进展

总结了近十年来弯曲激波压缩研究的主要成果。提出了弯曲激波压缩系统的新概念,即利用特殊设计的楔形弯曲压缩面或空间弯曲压缩面,产生一系列与前缘弱激波相互交汇或叠加的压缩波系,从而使前缘激波弯曲,形成特殊的弯曲激波,它与波后的等熵压缩波来共同完成对气流的压缩。在此基础上,实现了由给定出口气动参数的超声速内流道反设计,实现了由给定压缩面压力分布和给定压缩面马赫数分布要求的型面反设计,实现了由给定激波波面的压缩型面反设计。研究证明,弯曲压缩面-弯曲激波压缩系统具有良好的综合气动性能,为高性能高超声速进气系统的气动设计提供了一种全新的设计方法。     

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。     

Experimental Study on Effects of Fuel Injection on Scramjet Combustor Performance

In order to investigate the effects of fuel injection distribution on the scramjet combustor performance, there are conducted three sets of test on a hydrocarbon fueled direct-connect scramjet test facility. The results of Test A, whose fuel injection is carried out with injectors located on the top-wall and the bottom-wall, show that the fuel injection with an appropriate close-front and centralized distribution would be of much help to optimize combustor performances. The results of Test B, whose fuel injection is performed at the optimal injection locations found in Test A, with a given equivalence ratio and different injection proportions for each injector, show that this injection mode is of little benefit to improve combustor performances. The results of Test C with a circumferential fuel injection distribution displaies the possibility of ameliorating combustor performance. By analyzing the effects of injection location parameters on combustor performances on the base of the data of Test C, it is clear that the injector location has strong coupled influences on combus- tor performances. In addition, an inner-force synthesis specific impulse is used to reduce the errors caused by the disturbance of fuel supply and working state of air heater while assessing combustor performances.     

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。