面向工艺的飞机线束精准设计技术探索

针对飞机线束敷设过程中因长度/分叉不合理导致多次返工、线束敷设质量不能满足工艺规范要求等装配过程中的瓶颈问题,分析现阶段线束设计、制造、装配各环节存在的问题,参考国外线束设计方法,探索适应于国内飞机的线束设计阶段分工模式,以及该模式下工艺设计具体内容,提出一种面向工艺的飞机线束精准设计方法。方法以飞机设计电路原理图、线缆通道图、线缆支架图等三维设计数模为依据,在线束三维设计中融入导线材料、弯曲半径、松弛度、间距、维护性等电气线路互联系统(Electrical Wiring Interconnection Systems, EWIS)相关工艺要素,并通过柔性仿真对线束受力情况进行分析优化,实现线束敷设路径、线束长度的精准设计及应用。     

民用飞机线束综合设计方法研究

线束综合设计是民用飞机EWIS(Electrical Wiring Interconnection Systems,简称EWIS)设计过程中的重要环节,也是开展EWIS详细设计工作的基础。目的是确定哪些系统导线可以组成同一线束。线束综合程度越高,线束的数量越少,越有利于线束的制造、构型管理及安装敷设。线束综合设计的方法是对飞机电气原理图中的导线先按系统综合,再按区域综合,最后进行机上综合的步骤来成束。     

EWIS线束敷设路径自动规划

在飞机线束EWIS设计阶段中,线束综合成为飞机线束设计中非常重要的一环。线束的综合程度越高、全机综合线束数量越少越有利于线束的敷设安装与生产制造,更有利于后期的维护与改造升级。文中提出一种利用常用的Excel VBA脚本语言,对CATIA进行二次开发,通过全机可用敷设线束通道以及设备之间的互联关系,运用常用的Floyd最短路径算法,完成线束的最优路径规划。线束综合设计人员可以以自动规划出的敷设路径作为参考,结合EWIS在设计时需要遵循的规则,规划出线束的最短敷设路径。该方法有助于飞机EWIS线束综合设计以及减轻全机线束敷设质量。     

基于间隙补偿的线束直径估算方法研究

在线束设计及布线过程中,常常需预先估算线束直径。本文通过建立线束截面模型,提出一种基于间隙补偿的线束直径估算方法,并验证了算法与模型的符合性。     

民用飞机线束主通道规划设计

综合中国民用航空规章25部对于电气线路互联系统(EWIS)的隔离要求,提出了民用飞机EWIS主通道的规划设计方法。以某型飞机供配电系统为例,通过将导线按电磁兼容类别、余度功能、独立电源以及特殊系统线路进行分类,编制导线敷设的通道代码,并在规划线束通道时,将不同类别线束、线束与结构、管路、操纵钢索等按照一定的距离进行隔离,在不满足隔离距离的情况下,通过施加隔离保护装置的措施进行等效隔离,完成线束主通道在机上的布局,从而实现EWIS的隔离。     

民用飞机设备和管线路设计优化工具的研究

为了解决飞机研发过程中,管线路及设备设计自动化程度低的问题。基于CATIA V5进行二次开发,使用API接口和VB语言实现相关工具的搭建,并主要在以下几个方面开展研究：一是在飞机初步设计阶段进行设备的快速布置;二是基于电气设备及周围零部件的空间布置,进行单一DMU管线路通道拓扑,通过EWIS隔离代码定义,规划线束通道的类型,自动分析通道之间的物理隔离距离,并依据EWIS隔离要求规范与自动分析的物理隔离距离进行分析,从而输出全机管线路通道之间的间隙检查结果及分析报告,为后续的通道拓扑优化提供相应的接口及设计规范;三是进行主通道及分支通道拓扑,通过定义通道的直径、通道内布置线缆的规格及不同形式布线的概率,开发工具自动计算EWIS线缆的总长度,并由公式快速计算出该线缆敷设方案的重量,供全机设计时参考。     

基于物理特性的EWIS运动线束仿真研究

本文主要基于物理特性对EWIS运动线束的运动特性进行仿真研究,以真实地展示实际工况下的线束姿态和受力情况,为线束的布线和优化方案提供理论支撑。本文以活动门两种不同的布线方案为例,首先通过理论计算,得出线束的等效弹性模量、切变模量、泊松比、单位长度重量等材料物理特性,然后在ANSYS Motion软件中,设置线束的初始状态,使其内应力为0,并加载线束的等效材料物理特性,根据其安装敷设方案进行安装,最后根据其运动工况进行力学仿真分析,分析其干涉和受力情况。仿真的结果表明,该方法可以定量评估线束安装敷设方案的优劣,在设计早期及时发现线束布置问题。     

EWIS 电气安装标准件的应用

随着新型飞机的研制,各主机单位对飞机上EWIS集成方案也有了新的想法,对EWIS线束的敷设布局、固定支撑方式等提出了更加合理、高维修性和减重的要求。通过介绍电气安装标准件的应用及使用注意事项,为EWIS的安装设计提供新思路,提高飞机空间的利用率,同时电气安装标准件的组合设计达到增加布线通道、增强线束防护、降低飞机质量的效果,实现最大的可靠性、系统间最小的干扰和耦合、检查和维护(包括清洁)的可达性,以及伤害预防。高可靠、体积小、质量轻、耐环境的EWIS电气安装标准件产是飞机上EWIS安装固定解决方案的首选产品。     

EWIS 设计中的 PRA 分析

根据 PRA 在 EWIS 安全性分析中的地位和作用,对 PRA 的原则、内容及步骤进行了分析和说明,阐述了在 EWIS 设计初期 PRA 对 EWIS 主通道布局的影响;并结合故障树中对割级、最小割级的分析,说明在初步设计中后期应用 PRA 验证故障树底事件之间相互独立性的必要性。最后结合 APU 非包容性转子爆破,对飞机尾段 EWIS 主通道布局和线路布置进行了举例说明,详细分析了 APU 非包容性转子爆破对尾段平尾 EWIS 线束敷设的影响。     

基于轨迹聚类的民用飞机线束综合设计方法

针对目前民用飞机EWIS线束综合设计时存在因信号数量大、路径复杂所导致的工作难度高、设计效率低等问题，设计了一种基于轨迹聚类的线束综合设计方法。根据布线网络上敷设的信号路径，以网络节点所构成的轨迹段形式构建信号路径轨迹，并通过改进的LCSS算法衡量信号轨迹间的相似性，使用基于密度的DBSCAN聚类算法将信号划分到不同的线束组件。结合某机型机上数据与现有线束信息比较，并使用建模软件分析对比实验结果，验证了该方法的可行性。     

多芯线束压接拓扑与性能的分形几何关系

为建立微小型多芯线束压力连接器的芯线拓扑分布与其连接性能间的连接可靠性评价,以一种广泛使用的微型多芯线束连接器为研究对象,通过大量实验发现,多芯线束压接变形后的拓扑轮廓具有典型的分形特征;芯线变形截面的分形维数是其压接性能的一种度量,随着芯数的增加,芯线内部各素线的分布趋于稳定,线束的拓扑分布对其压接性能的影响逐渐减弱;即多芯线束压力连接后芯线的拓扑分布与其连接性能存在分形几何关系。此种分形几何关系的建立对基于实验和接触有限元解析结果的多芯线束压力连接器的性能评价具有较强的工程参考价值。     

飞机线束数字化制造系统研究与开发

针对某线束企业目前线束工艺缺乏有效校验、设计效率低、生产过程管理和技术状态控制薄弱的现状,在分析航空线束工艺设计和制造现状的基础上提出建立数字化制造系统,利用信息技术为工艺设计提供智能辅助支持,实现对生产过程的显性化管理和对技术状态的有效控制。通过建立数字化制造系统,在提高线束工艺设计的效率、加强对工艺文件的技术状态管理、提升对线束生产过程的控制能力等方面取得了明显的进步,并通过实例验证系统的实用性和有效性。     

航空卡箍选用装配研究

介绍了常见航空卡箍的分类及使用情况,着重分析了固定类卡箍的选用原则,阐述了常见固定类卡箍的装配问题,明确了改进措施。     

飞机线束分布式网络测试的应用设计

通过对飞机线束网络测试技术的研究,在充分调研和进行需求分析的基础上确定了以测试控制器为核心,采用二维关系模型实现线束网络建模,使用CAN总线构成分布式测试系统,满足了部队在外场进行飞机线束测试的使用需求。     

基于系统工程的EWIS设计流程

介绍了基于系统工程设计思想的全新EWIS设计流程,包括从需求捕获、分解、设计到适航验证。设计流程应用于某项目的EWIS设计,实现了全机的线束综合设计。该设计流程具有较强的实用性,对全机EWIS设计工作具有较高的参考价值和借鉴意义。     

基于飞机电气分离面EWIS安装设计方法研究

随着现代飞机向多电、全电方向发展,用电设备大幅度增加,使得各控制系统之间的电气互联越来越复杂,作为电气互联系统的传输"神经"系统的EWIS数量也随之巨量增加,EWIS几乎遍布飞机的各个角落。这样,EWIS线束穿过电气分离面处的电线连接和密封安装问题日益突出。文中给出了一种线束不间断穿过分离面处的独特密封连接及安装设计方法。该设计方法在国内某型飞机上已成功应用,对线束安装设计和使用维护方面具有极高的技术牵引和借鉴价值。     

面向航空线束的数字化制造关键问题探讨

针对当前制约航空线束制造能力的瓶颈问题,从信息传递、人员因素和生产方式等方面开展了分析。结合当前物联网技术和智能制造的发展趋势,提出航空线束数字化制造的总体框架,从产品数据建模、工装设备、软件系统3方面提出航空线束数字化制造的解决方法,为构建信息物理相融合的线束智能制造系统提供方法和技术支持。     

基于PDCA的EWIS设计质量提升研究与应用

为了全面提升军用飞机线束及线束敷设设计质量,从设计源头根本性改善外场线路问题,从系统设计的角度出发,开展了EWIS (电气线路互联系统)设计质量控制的新流程、新方法和新技术的研究和应用。根据设计质量问题和改进需求分析结果,提出了基于PDCA (质量环)的质量控制方法,并将其应用到实践中,完善了EWIS技术文件体系,形成了EWIS精细化设计及检查验证流程,提高了设计要求的提出、实现、验证和持续完善能力,在此基础上优化了对重量特性的控制过程,极大提高了设计质量和效率,对提升飞机EWIS设计质量具有参考意义。     

直升机环量控制尾梁截面形状分析

基于二维可实现k-Epsilon湍流模型模拟计算了直升机环量控制尾梁上的升力,并与试验结果进行了对比,计算结果与试验结果之间显示出了可接受的吻合度。利用已验证的数值计算方法和网格划分方法,分别计算了三组不同截面形状的环量控制尾梁在不同几何参数(喷射角、缝位角、基准直径和狭缝数量)或试验条件(喷射气流速度、下洗流速度)下的升力。结果显示,通过优化尾梁截面形状和狭缝相对位置,引导气流在截面曲率较大的位置处脱离壁面,可以提高尾梁升力并增强附壁气流的稳定性。模拟计算结果还揭示了提高下洗流速度和降低狭缝喷射角可以提高优化尾梁截面和狭缝相对位置的效果。     

一种基于三维的EWIS综合设计方法

本文介绍了一种三维模式下的EWIS综合设计方法,重点介绍了核心的线束综合过程,包括主要设计输入、线束架构设计、信号自动敷设和设计输出,并总结了该设计方法的特点。