飞机设计域向工装域映射机理研究

为提高某飞机制造企业产品设计、工艺规划和工装设计的协同设计效率和响应速度,对三者之间的映射机理进行研究。首先依据企业需求,定义飞机设计域、工艺域和工装域的信息构成;然后,明确飞机设计-工艺-工装之间的有机联系,构建基于多色集合理论的分层映射模型,给出映射模型的建模原理和建模流程,从而实现飞机部件从设计特征到工装概念设计特征的映射;最后,开发了相关设计工具并在该公司某机型舱门骨架的装配工艺规划和工装概念设计中进行应用验证,为实现飞机设计-工艺-工装的一体化设计奠定了理论基础和实践基础。     

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。     

某型飞机垂尾壁板类柔性工装设计

我国飞机制造业已经逐步向多型号的生产方式转变,柔性工装装配技术在我国飞机制造中的应用需求越来越大,是实现飞机柔性装配的关键技术之一.针对我国传统的垂尾壁板类装配工装布局和特点,设计了一种用于垂尾左右壁板装配柔性工装,详细阐述了设计流程及其柔性工装关键技术.     

探索中国飞机制造装备技术的发展道路(三)

3.5 强化新的工装研制思想,淡化传统工装研制方法 飞机工艺装备的研制包括工艺装备申请、设计、制造和管理,在传统的飞机制造思想中,工艺装备的研制路线一直是使用单位提申请(包括技术条件)、工装管理部门发指令、工装设计部门设计、工装制造车间制造、交付使用单位使用、工装管理部门进行全寿命管理.     

飞机制造数控柔性工装伺服驱动组件和控制系统

研究了基于标准伺服驱动组件的飞机制造数控柔性工装结构和控制系统,分析了典型柔性工装的结构布局及用途,提出采用标准化的伺服驱动组件和模块化设计技术,能够简化柔性工装结构,缩短制造周期。开发出基于现场总线和一体化伺服驱动单元技术的柔性工装数控系统,使用工业控制编程语言IEC61131-3编写数控系统控制软件。该系统具有系统配置功能,能够满足多种结构柔性工装的控制要求。     

大型水陆两栖飞机制造/装配方法分析

在对现代民用飞机制造装配方法特点进行分析的基础上,根据大型水陆两栖飞机自身外形、使用环境及机队数量,分析了两栖飞机与普通民用飞机的制造装配方法差异,主要体现在耐腐蚀性材料选择、机身船底制造装配和水密性要求三方面,大型水陆两栖飞机制造装配方法能满足增加维修间隔、便于维护及后续改装的要求。     

一代飞机 一代技术

战争的需求催生了飞机制造技术的进步,世界航空工业发展近百年来,随着复杂航空武器装备的快速升级换代,各项制造技术取得了突飞猛进的发展,在飞机制造领域不断突破、创新.一代飞机技术需求拉动了飞机制造技术的发展,而制造技术的创新发展又推动了飞机向更高的水平不断换代演进.本文针对不同时代的飞机技术特点分析了应用于该年代飞机的典型制造技术,将新一代飞机研制中应用的先进制造技术进行总结,与读者分享.     

飞机装配型架骨架CAD技术研究与实现

对型架骨架CAD技术进行了研究.以CATIA为平台运用CAA工具开发了包括设计线框库和型材库、型材扫掠和相交处理工具等功能的飞机装配型架骨架CAD系统.使型架骨架设计规范性、经验知识及其设计重用性方面得到改善.     

飞机制造工装协同工艺设计

从飞机制造工装工艺设计入手,结合计算机支持的协同工作方法,分析并论述了飞机工装协同工艺设计系统的框架模型,工作流管理机制。提出一种以工艺知识为支撑,基于网络的工装协同工艺设计系统的实现方案。     

基于MBD的飞机工装设计制造集成技术研究

在传统飞机工装设计制造中,设计与制造部门相互独立,协同程度低,制约工装研发周期的缩短和效率的提升。针对此问题,研究了飞机工装产品信息集成的方法,分析归纳了各类设计与制造信息,明确了工装设计与制造协同流程,建立了基于MBD模型的设计制造集成框架。并在VS2005开发平台上,对CATIA、PDM和CAPP等计算机应用系统进行了集成,实现了对工装信息的有效组织与管理。     

飞机骨架结构方案的优化设计

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁的概念设计为研究内容,通过对“敏度阈值“概念的分析,指出其不足,提出了“改进的敏度阈值“概念,并与“约束补偿“策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.由此可以得出3点结论:(1)采用CAD/CAE和拓扑优化相结合用于飞机结构件的初始方案设计是可行的;(2)作者提出的“改进的敏度阈值“拓扑优化算法是有效的;(3)构建一种具有良好操作性的、有别于经验设计的飞机结构件概念设计新方法.     

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...     

拓扑优化方法在飞机结构件概念设计中的应用

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁的概念设计为研究内容,通过对"敏度阈值"概念的分析,指出其不足,提出了"改进的敏度阈值"概念,并与"约束补偿"策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.     

民用飞机气动工程估算软件设计与开发

工程估算是飞机概念设计阶段常用的气动力计算方法,其计算效率高,并且满足飞机概念设计的精度要求。工程估算过程涉及大量的图表查阅与数据插值,传统的手动计算存在工作量与人为误差较大的缺点。针对上述问题,在已有工程估算方法的基础上,搭建了气动工程估算数据库,提出了软件的系统架构与组成,设计并开发了基于民用飞机的气动估算软件。软件具有良好图形用户界面,提供了多种输入方式与自动多维插值算法,与手动计算相比,减少了计算工作量,提高了计算效率和精度。以某大型民用飞机为对象,利用软件进行气动工程估算,并与算例的计算流体力学法(CFD)结果进行比较。结果表明:二者结果基本相符,而且计算成本远低于CFD方法。这体现了软件在民机概念设计阶段具有较高的工程实用性。     

工序模型驱动的航空发动机零件机加夹具变型设计方法

航空发动机新机研制过程中设计更改频繁,导致机加夹具修改工作量大。为提高机加夹具设计对航空发动机零件设计变更的响应速度,基于产品主模型思想,提出了一种工序模型驱动的航空发动机零件机加夹具变型设计方法。通过分析航空发动机零件机加夹具的设计特点,明确航空发动机零件机加夹具结构与机加工序模型装夹特征之间的关联关系,在此基础上构建航空发动机零件机加夹具变型设计主模型;通过设计同构零件装夹特征映射算法,将工序模型与夹具变型设计主模型中的装夹特征自动关联,实现工序模型与夹具变型设计主模型之间的设计参数联动;针对夹具结构中各类元件的资源特性,给出了不同类型夹具元件的变型策略,以提高夹具变型设计中各类元件资源的重用水平。最后,以铣削机匣外型面的夹具为例,验证了本文所提方法的可行性。     

计算机辅助飞机重量工程（CAWE）系统

 飞机重量工程是处理飞机设计中有关重量问题的工程方法。一般包括飞机总重的估算;重量系数灵敏度分析;飞机各部件重量估算;各部件重心估算;飞机重心定位;飞机重心调整。这些问题在飞机设计过程中是很重要的,一般说来问题比较复杂,计算工作量很大,经验性强。如果采用飞机设计计算机辅助设计技术,将使设计师能够迅速、准确、经济地解     

翼身融合民机总体气动技术研究进展与展望

翼身融合（BWB）布局作为下一代亚声速民机主流方案已得到共识,研究步伐正在加快,进入工程应用指日可待。在回顾国内外BWB民机发展历程的基础上,简要阐述了飞翼布局（FW）和BWB布局的差异,明确了BWB概念特征及应用范围。聚焦BWB飞机总体气动设计中的技术挑战和对策,重点论述分析了BWB布局技术瓶颈及设计思想演化,新型结构与重量估算、适航符合性等总体设计问题,气动布局设计原则、高-低速性能协调等气动布局设计问题,飞-发干扰与一体化设计、新型发动机技术应用等飞机-发动机综合集成设计问题,降噪技术及其衍生的设计冲突、考虑噪声指标的总体设计策略等问题。并从技术进展和工程可实现性角度,展望了BWB民机的发展趋势。     

基于飞机产品结构更改的装配工装变型设计方法

 飞机研制过程中的频繁设计更改活动是造成装配工装设计修改工作量大、设计质量难以保证等问题的主要原因。为此,运用公理设计原理描述了装配工装设计问题,提出了一种基于飞机产品结构更改的装配工装变型设计模型。将数字化标准工装与工装概念几何作为控制几何,通过主几何层、源控制几何层、衍生控制几何层、工装部件层和工装设计基础库层之间自顶向下和自底而上相结合的综合运算实现装配工装变型设计,提高了装配工装设计对飞机产品结构更改的快速响应和应变能力。开发的变型设计工具集应用于飞机方向舵装配型架设计,避免了装配工装大范围设计迭代,有效提高了设计更改效率。     

NeoCASS: An integrated tool for structural sizing, aeroelastic analysis and MDO at conceptual design level

This paper presents a design framework called NeoCASS (Next generation Conceptual Aero-Structural Sizing Suite), developed at the Department of Aerospace Engineering of Politecnico di Milano in the frame of SimSAC (Simulating Aircraft Stability And Control Characteristics for Use in Conceptual Design) project, funded by EU in the context of 6th Framework Program. It enables the creation of efficient low-order, medium fidelity models particularly suitable for structural sizing, aeroelastic analysis and optimization at the conceptual design level.The whole methodology is based on the integration of geometry construction, aerodynamic and structural analysis codes that combine depictive, computational, analytical, and semi-empirical methods, validated in an aircraft design environment.The work here presented aims at including the airframe and its effect from the very beginning of the conceptual design. This aspect is usually not considered in this early phase. In most cases, very simplified formulas and datasheets are adopted, which implies a low level of detail and a poor accuracy. Through NeoCASS, a preliminar distribution of stiffness and inertias can be determined, given the initial layout. The adoption of empirical formulas is reduced to the minimum in favor of simple numerical methods. This allows to consider the aeroelastic behavior and performances, as well, improving the accuracy of the design tools during the iterative steps and lowering the development costs and reducing the time to market.The result achieved is a design tool based on computational methods for the aero-structural analysis and Multi-Disciplinary Optimization (MDO) of aircraft layouts at the conceptual design stage. A complete case study regarding the TransoniCRuiser aircraft, including validation of the results obtained using industrial standard tools like MSC/NASTRAN and a CFD (Computational Fluid Dynamics) code, is reported. As it will be shown, it is possible to improve the degree of fidelity of the conceptual design process by including tailored numerical tools, overcoming the lacks of statistical methods. The result is a method minimally dependent on datasheets, featuring a good compromise between accuracy and costs.