曹喜锋[1]2004年在《飞机外形数字化设计技术研究》文中认为飞机外形数字化设计是飞机数字化设计的关键内容之一。本文在分析传统飞机外形设计技术及外形设计基本理论的基础上,结合某型飞机外形数字化设计的实例,完成了飞机外形设计中外形数字化定义、外形数字化模型构造、模型检查、模型优化等关键性技术的研究,并以实例的形式加以验证实践。主要工作与内容如下: ● 分析国内外飞机外形设计的特点,提出国内飞机外形设计的发展思路。 ● 分析国内飞机外形设计的传统手段,提出进行数字化飞机外形设计的改造的可能性,以及可能遇到的难题。 ● 分析飞机外形数字化定义的模式,提出飞机外形表示方法和设计方法的概念。 ● 总结飞机外形数字化建模的关键步骤和关键技术,提出飞机外形数字化建模的典型构造形式。 ● 总结飞机外形数学模型的检查方法,指出飞机外形数学模型检查的要点。 ● 指出对飞机外形数模型进行优化的现实意义,提出飞机外形数学模型内在品质和外在品质的概念。 ● 提出飞机外形平台的概念,将飞机外形数字化设计的重要性进一步指出。
范林林[2]2008年在《数字量传递协调技术在飞机制造中的应用研究》文中研究说明本文结合洪都集团某新型飞机的研制,分析了传统的飞机制造模式与现代飞机制造模式的差别,阐述了飞机制造中尺寸传递协调体系,并对模拟量与数字量的传递误差进行了比较,研究了数字量传递协调技术在飞机制造中的应用,以实例阐述了基于数字样机的先进飞机数字化工艺制造协调技术,研究成果在国内新飞机的研制中进行了应用,突破了多项关键技术,取得了明显的效果,初步建立了满足新机研制需求的数字化工艺制造协调技术体系。这些对以后在行业推广应用并全面提高我国的现代飞机制造技术水平具有重大和长远的意义。
吴权石[3]2014年在《基于知识的飞机外形特征参数化设计》文中指出随着现代计算机技术和计算流体力学的发展，飞机外形设计在飞机方案设计阶段的综合一体化程度越来越高。首先，当飞机多个部件组合在一起时，必然会产生气动干扰，需建立全机总体参数化外形进行综合分析优化；其次，建立的飞机外形需反映工艺制造等信息，更好地将设计意图贯彻到后续过程，便于组织生产；最后，在飞机外形设计过程中必然设计大量的各类知识，需建立相应的知识模板和知识库，实现设计过程中的知识推送和引导以支持设计。因此，本文的研究工作主要包括以下几个方面：1）系统地研究了建立在特征造型方法和参数化设计基础上的更适合计算机集成制造的特征参数化设计方法，并探讨了这种方法在飞机外形设计上的应用研究。同时针对飞机各部件外形特点和对曲面的要求，结合特征参数化的特点，探究相适应的几何建模方法。2）根据飞机外形特征参数化设计过程中涉及的大量显性知识和隐性知识进行了系统的分类并探讨研究采用不同的方式和工具对这些知识进行表达和描述。3）通过对民用客机外形进行特征解构分析，同时对飞机外形的数学模型用二次曲线、样条曲线和基于形状函数/分类函数变换等几何建模方法和物理意义明确的特征参数在CATIA平台上建立一套结构层次清晰的飞机总体外形特征参数化设计模型，实现了参数驱动快速生成方案设计阶段所需的高质量飞机外形曲面。4）运用CATIA知识工程中面向对象的高级编程语言将各类设计知识封装在模型中，随时提供设计知识引导和人机对话协作支持设计；同时，开发设计表和配置表，集成飞机外形设计模板，开展多层次和系列化设计。通过本文建立的飞机总体外形特征参数化模型，可快速生成民用客机的高质量的叁维外形CAD模型，为飞机的多层次优化设计提供了一个基础模型，同时也为飞机外形的一体化设计提供了一种科学的方法。
李泽强[4]2009年在《数字化设计技术在自转旋翼机设计中的应用研究》文中研究指明随着计算机技术的快速发展及信息技术的广泛应用,数字化设计技术在飞行器设计中发挥了越来越重要的作用,其所包含的技术内涵越来越大,技术手段越来越丰富。如何综合运用数字化技术手段,对缩短研制周期、降低研究成本、提高产品质量等,具有十分重要的意义。本文结合ZX1型自转旋翼机设计需求,在设计过程中对数字化设计技术手段进行了综合应用研究。本文的主要工作和研究内容如下:分析了曲面造型技术现状及造型原理和造型方法,提供了一种工程上行之有效的外形设计方法,并借助数字化设计软件通过对人机关系的协调、对机身的总布局,完成了ZX1型旋翼机气动外形设计;综合运用CATIA、GAMBIT和FLUENT建立旋翼机外形虚拟模型,并进行风洞模拟吹风来研究机身的气动特性,同时做了真实风洞吹风试验,并将模拟计算结果与风洞吹风试验数据比较,形成了从气动外形设计至CFD气动特性分析的技术手段;基于数字化设计手段,对旋翼机进行结构总体布局,建立机身基本结构模型,并采用ANSYS软件完成机体主承力结构受力及变形情况有限元计算分析;分析了自转旋翼机的飞行操纵方式和特性及旋翼铰链力矩估算,提出了自转旋翼机操纵系统总体设计方案,通过解耦设计、采用推拉式软轴等方法,采用电子样机技术手段,进行了操纵线系协调布置和运动仿真效验
闫宝强, 杨文举, 张程[5]2018年在《飞机外翼总装型架数字化设计技术研究与应用》文中认为本文介绍了工装数字化设计的研究背景现状,确定了课题的研究方向和重点解决的关键问题,结合对飞机外翼结构特点、装配顺序和协调模式的分析,研究了型架总体设计方案和定位结构详细设计方案,介绍了框架、壁板组件和工作梯的具体定位结构和形式,最后进一步研究与应用了数字化优化设计技术,通过研究和应用提高了工装设计效率,缩短了研制周期。
黄曜峰[6]2016年在《飞机装配型架快速设计技术研究与实现》文中认为飞机装配型架是飞机装配中重要的工艺装备,研究其快速设计技术,对于保证型架的设计质量,提高设计效率,具有重要的意义。本文紧密结合航空企业生产需求,对飞机装配型架骨架、卡板的快速建模技术及支座参数化设计技术进行了研究,主要工作内容如下:1)装配型架骨架快速创建。通过分析了装配型架骨架结构,将其抽象为骨架线框。由产品在装配型架设计基准面投影的最小面积外接矩形确定产品AABB包围盒坐标系,基于产品的包围盒,生成装配型架骨架初始线框。通过研究线框常见的操作,开发了线框辅助编辑工具来协助创建装配型架骨架线框。利用型材截面对线框进行扫掠,对型材相交部分进行相贯处理得到装配型架骨架。2)卡板快速建模。依照企业卡板设计要求,归纳总结了卡板设计经验。研究了卡板外形的快速调整和实时预览技术,以流程向导的方式对卡板设计知识进行封装,实现卡板的快速建模。3)支座参数化设计。对企业常用的支座进行归纳总结,建立支座模型库,研究基于支座模型库的支座参数化设计方法。对支座多种分类依据进行研究,提出支座类型的表达式。另外研究了支座的快速定位技术,实现支座在装配型架中的初定位。在上述研究工作基础上,基于CATIA平台,开发了飞机装配型架骨架、卡板的快速建模模块及支座参数化设计模块,并在企业工装设计中进行了初步应用。
杨士富, 江潾[7]2002年在《建立符合原有工装的飞机外形数学模型》文中研究说明如何在以模拟量为协调依据的老飞机上实施数字化技术 ,并在原则上不报废原有工装的情况下 ,建立一套与现行生产所用外形数据协调一致的设计和生产可用的飞机外形数学模型是一个急需解决的问题。本文给出了建立符合原有工装的飞机外形数学模型的一种方法
侯尚[8]2014年在《飞机部件外形数字化检测规划技术研究》文中指出目前我国飞机部件外形检测主要依靠卡板等工艺装备，这种基于模拟量评价的检测方法在测量精度与效率上都无法满足现代飞机制造要求，需要朝数字化检测方向发展。为此，本文采用在CATIA中进行检测规划，利用通信文档指导激光雷达完成测量的方法，实现了飞机部件外形自动化测量，并开发了飞机部件外形数字化检测规划软件。本文的主要研究内容有以下五个方面：（1）研究了基于激光雷达的飞机部件外形检测方法。阐述了激光雷达测量原理，分析了激光雷达测量方式在飞机部件外形检测中的各自适用范围，研究了坐标系转换算法，完成了测量基准的建立；（2）构建了飞机部件外形检测特征，采用对检测特征编码与编制通信文档的方法，在CATIA中实现了检测特征的提取，提出了基于检测特征名称的轮廓特征自动提取与表面特征手动提取方法；（3）构建了一种激光雷达站位规划方法，根据激光雷达的有效测量范围确定其基本站位，并在CATIA中进行干涉检测仿真确定其补充站位。（4）研究了已知曲面的测点规划算法原理，在此基础上提出了基于曲率的矩形合并测量路径规划方法，通过在不同曲率的矩形区域设置不同的测量参数的方法，实现了面向激光雷达的飞机部件外形检测路径规划；（5）构建了飞机部件外形数字化检测规划系统框架与运行流程，以CATIAV5R18为平台，将上述关键技术应用于系统实现过程中，完成系统开发。
窦亚冬[9]2017年在《飞机装配间隙协调及数字化加垫补偿技术研究》文中指出受飞机零部件制造误差、装配变形等因素影响,飞机装配接合面之间容易产生装配间隙,加垫补偿是有效消除间隙、提高飞机结构强度和疲劳寿命的工艺措施。在飞机装配中,对于如何有效控制装配间隙、科学恰当地进行加垫补偿,尚缺乏相关理论和方法的支持,难以在数字化装配体系中促进间隙控制、加垫设计自动化。本文针对飞机结构装配间隙展开研究,对飞机装配间隙协调控制方法、加垫方案设计及力学分析、垫片数字化设计软件进行系统研究。主要研究内容如下:介绍了国内外飞机数字化装配技术的发展现状,论述了加垫补偿技术研究背景和应用概况,阐述了装配间隙协调、数字化加垫补偿以及补偿效果分析的主要内容和研究意义,给出了本文的总体框架和组织结构。提出了基于飞机组件位姿协调的间隙控制方法,利用分步对齐策略将组件初始对齐,再通过微调组件位姿控制间隙分布。给出了位姿微变换数学定义,推导出由组件位姿微调所引起的间隙增量表达式。以装配对象位姿为变量,以装配间隙之和最小为目标,以预设间隙容差为约束,建立了接合面多个区域间隙优化模型,以SVD分解法和PHR优化算法对模型进行求解,所得最优化位姿用来指导组件协调定位,实现装配间隙的主动分配。针对飞机装配间隙的非均匀特性,提出一种垫片参数数字化设计和有限元选优方法。基于扫描测量数据和装配间隙计算结果,利用种子点和区域增长算法,分割局部间隙区域点云,利用点云切片方法提取点云截面线。以截面线为间隙轮廓,以制孔边距、垫片规格、间隙大小为约束,提出垫片参数设计算法。利用Delaunay叁角化法将局部点云反求为组件接合面并建立加垫结构几何模型,采用Johnson-Cook和Traction-Separation材料模型对各加垫结构进行有限元拉伸模拟,全面地分析不同加垫方案下结构的应力应变、初始刚度、承载能力及损伤形态,提出加垫方案优选依据,为装配间隙补偿提供技术支撑。为了更全面地分析加垫方式对连接结构力学性能的影响规律,设计制作了加垫螺接铝合金实验件,进行了有限次循环拉伸实验和破坏实验,通过对比拉伸应变、二次弯曲、结构刚度及破坏形态,验证有限元模型的正确性。以有限元仿真为主要分析方法,以0.2mm,0.6mm,1.0mm,1.4mm装配间隙为典型示例,分析了不加垫、加液态垫、加固态垫以及加固/液混合垫对连接结构应力应变、位移变形和承载性能的影响规律,并对垫片自身的应力集中、位移分布等展开对比分析,阐述了不同厚度/材质垫片对结构性能造成影响的原因,为飞机装配加垫补偿工艺改进提供参考。介绍了扫描测量系统的组成、精度以及数据传递路线,从工艺集成管理角度分析了垫片数字化设计软件实际需求。充分利用飞机理论数模信息,将加垫补偿工艺相关信息组合为结构化工艺模板,存储至装配数据库。将扫描数据与工艺模板信息相结合,实现了间隙超差判定、间隙可视化、加垫方案设计及数据关系结构设计等方法。采用面向对象的软件设计思想,开发实现了垫片数字化设计软件系统,提高加垫工艺数据分析处理能力和飞机装配自动化程度。最后,总结了论文的主要研究内容和创新点,并对有待进一步研究的内容进行了展望。
杨建灵[10]2013年在《基于整体参数化定义的直升机桨叶结构设计与优化》文中指出桨叶结构设计是直升机设计中的重要内容，其性能的优劣对直升机有着重要的影响。长期以来，由于复合材料桨叶内部结构复杂，桨叶结构设计一直是在以剖面描述为中心的原准设计体系下开展和实施的。这种设计方式在过去数十年中发挥了重要作用，然而随着直升机技术的发展，这种设计方式逐步暴露出设计效率低、难以精确和直观表达出桨叶的真实叁维内部结构以及忽视桨叶设计与制造之间的内在联系等问题。这一系列固有缺陷决定了以剖面描述为中心的桨叶结构原准设计体系已难以适应当前以数字化样机和MBD（Model Based Definition，基于模型定义）为技术特征的直升机数字化研制体系的需要。为此，本论文提出了以全叁维描述为中心的复合材料桨叶全组件整体参数化定义方法，并以此为基础系统而深入地开展了复合材料桨叶结构自动叁维几何建模、剖面特性与整体特性计算、桨叶结构的优化设计以及整个设计过程的集成，自主研发了BSDS（Blade Structure Digital Design Integration System）复合材料桨叶结构数字化设计集成系统平台，形成了一种新的基于整体参数化定义的桨叶结构设计模式，并提供了该模式下从几何建模、结构特性计算、结构参数优化到设计过程集成的一整套方法。论文主要的研究内容和创新点概括如下：1.根据直升机复合材料桨叶各组件的几何外形特点及其构成，并综合考虑以数字化样机和MBD为技术特征的产品数字化研制体系的需要，提出了精确反映桨叶组件真实结构外形的整体参数化定义方法。针对桨叶结构中最为复杂的复合材料蒙皮结构，归纳出四大类共十二种子类的蒙皮铺层类型，通过铺层的整体定义和分层定义相结合的方式实现了桨叶蒙皮的参数化定义；对其他组件也依据其结构几何特点制定了相应的整体参数化定义方法。该方法不仅实现了桨叶各类型组件几何外形的整体参数化描述，而且在几何外形参数化定义的基础上引入了诸如铺设顺序、材料类型以及铺放角度等桨叶分析、制造信息，提出了一套较为完整的复合材料桨叶全组件数据结构表达机制，使其不但能够便捷地提供桨叶几何建模及桨叶结构分析所需数据，还能为桨叶制造提供相关数据信息。研发了智能向导的桨叶组件定义模块，引导工程设计人员以简便直观的交互方式实现对各组件的定义。桨叶组件的整体参数化定义方法是本文整个研究工作的基石。2.提出并实现了一种复合材料桨叶结构的自动化几何建模方法。该方法以本文提出的整体参数化定义方法为基础，通过对桨叶各组件结构特点的总结与归纳，并综合应用B-Rep（Boundary Representation，边界表示法）实体数据结构、NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline，非均匀有理B样条）曲面体系、曲面等距、曲面裁剪等几何造型理论及方法，以参数驱动的方式，自动高效地建立复合材料桨叶结构的叁维几何外形。针对复合材料蒙皮组件，提出了蒙皮外形分片逐次构造方法和由上一铺层内表面构造当前蒙皮铺层的算法来实现其几何外形的自动构建；针对桨叶其他组件，根据组件参数化定义方法的不同，提出多区段结合式和整体成形式两种不同的几何建模方法。本文提出的桨叶结构自动化几何建模方法是首次系统地对直升机复合材料桨叶结构的叁维几何外形建模进行的研究。该自动化建模方法显着提高了桨叶建模的效率，有效地增强了桨叶结构数字化设计的能力，也为基于叁维模型定义的数字化制造奠定了基础。3.提出了一种基于整体参数化组件定义及建模的桨叶结构特性分析方法。该方法适应于桨叶组件的整体参数化定义方法带来的改变，以桨叶剖面特性和整片桨叶结构特性计算为核心内容，分别根据桨叶各剖面和整片桨叶结构特性的定义及物理意义，推导得出相应的计算公式。针对桨叶结构特性分析中的重点及难点——剖面扭转刚度计算，提出了铺层块假设以及长厚比的概念，并基于闭口薄壁梁理论，给出了复合材料桨叶剖面扭转刚度的高效计算方法；对于整片桨叶结构特性，则是在剖面质量线密度和剖面重心分布符合分段线性连续假设的基础上，推导出了相应的计算公式。开发了基于整体参数化组件定义且与桨叶结构自动化叁维建模无缝集成的桨叶结构特性分析软件模块，实现了桨叶结构特性参数的自动计算，通过实例验证表明该方法可行、有效。4.提出了一种基于整体参数化定义的复合材料桨叶结构优化设计方法。该方法是建立在桨叶组件的整体参数化定义方法、桨叶结构的自动化叁维几何建模及其结构特性分析方法的基础上，通过对桨叶结构设计问题的分解，将其抽象并转化为剖面优化设计问题和整体优化设计问题。剖面优化设计是通过桨叶结构剖面参数进行优化得出桨叶结构整体优化设计初值的过程。整体优化设计则是通过对桨叶整体结构参数的调整来实现桨叶结构优化的设计过程。该方法不同于以往基于抽象的简化模型所开展的桨叶优化设计研究，其优化设计的参数直接来源于桨叶结构的整体定义参数，优化结果能够直接反映到真实的叁维桨叶组件结构上，并且能够对没有参考样机数据的桨叶进行创新结构设计，得出优化的设计方案。方法的有效性和优势通过实际桨叶结构优化设计实验得到了认证。5.提出了一种桨叶结构的数字化设计集成系统的总体方案，构建了一个基于Web的复合材料桨叶结构数字化设计集成系统平台（BSDS）。不同于已有桨叶结构设计所采用的原准设计、校核、交互设计修改、再校核、再修改的设计流程，本论文提出的设计流程以数字化设计为导向，通过对桨叶结构设计的各环节进行数字化改造，有效整合各流程间的输入、输出关系，提供可拖选、可重构、所见即所得的流程建模方式，不仅能够建立起类似于原有桨叶结构设计的常规顺序式设计流程，也可以根据具体设计任务建立起自动迭代式设计流程。通过对设计过程相关软件的集成，利用工作流引擎的驱动实现设计流程的自动运行。其优点是能够随着桨叶结构设计方法的改进，快速而高效地建立起相应的设计流程，能够通过自动迭代式设计流程的建立提高整个桨叶结构设计的效率。
参考文献：
[1]. 飞机外形数字化设计技术研究[D]. 曹喜锋. 西北工业大学. 2004
[2]. 数字量传递协调技术在飞机制造中的应用研究[D]. 范林林. 南昌大学. 2008
[3]. 基于知识的飞机外形特征参数化设计[D]. 吴权石. 南昌航空大学. 2014
[4]. 数字化设计技术在自转旋翼机设计中的应用研究[D]. 李泽强. 南京航空航天大学. 2009
[5]. 飞机外翼总装型架数字化设计技术研究与应用[J]. 闫宝强, 杨文举, 张程. 航空科学技术. 2018
[6]. 飞机装配型架快速设计技术研究与实现[D]. 黄曜峰. 南京航空航天大学. 2016
[7]. 建立符合原有工装的飞机外形数学模型[J]. 杨士富, 江潾. 飞机设计. 2002
[8]. 飞机部件外形数字化检测规划技术研究[D]. 侯尚. 南京航空航天大学. 2014
[9]. 飞机装配间隙协调及数字化加垫补偿技术研究[D]. 窦亚冬. 浙江大学. 2017
[10]. 基于整体参数化定义的直升机桨叶结构设计与优化[D]. 杨建灵. 南京航空航天大学. 2013
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