局部冷却布置对航空铝合金蒙皮化铣温度场的影响研究

为优化某航空铝合金蒙皮化铣过程中局部冷却布置,利用Fluent软件对局部冷却时蒙皮化铣温度场进行有限元数值模拟,研究局部冷却布置对航空铝合金蒙皮化铣温度场的影响。结果表明:随化铣时间增加,蒙皮表面温度增加,且存在较大温度差,化铣760 s后温度差超过4℃;单冷却喷口局部冷却效果较差,底部化铣面冷却不足;下方加装一个喷口会改善底部化铣面冷却效果;上方加装一个喷口使化铣面右上部分高温区域消失,能够明显改善化铣面温度均匀性;但过多冷却喷口(5喷口)会使冷却液相互干扰,化铣面温度均匀性变差。喷口流速低于2 m/s时,化铣面降温速度较慢;高于3 m/s时,化铣面降温速度较快,但温度均匀性变差。从冷却效果考虑,采用纵向三冷却喷口布置、喷口流速3 m/s的方案最佳,此时化铣面最低温度冷却至85℃所需时间为51 s,化铣面最高温度为89.3℃,平均温度为87.5℃。

基于卷积—反残差和组合注意力机制的航天器多余物检测

航天器密闭电子设备内腔多余物给航天器飞行安全带来了巨大隐患。由于多余物体积小、与设备内常规组件形态结构相似且易被其他组件遮挡,采用现有的方法对其进行检测时误检、漏检频发。为解决上述问题,提出一种基于卷积—反残差和组合注意力机制的航天器密闭电子设备多余物检测网络RPDN。首先,网络通过构建卷积—反残差模块,保证了多余物细粒度特征的完整性;其次,设计组合注意力机制,增强了多余物特征的表征能力;最后,结合多尺度特征融合模块与目标检测层从多维度进行目标预测。实验结果表明RPDN在各项评价指标上均取得了良好的效果,mAP达到92.16%,检测效率达到了13FPS,实现了航天器密闭电子设备内腔多余物高效、精准检测。

增材制造损坏替换件拓扑优化设计方法

应急保障和战时抢修是增材制造技术发展的重要方向之一,也给面向增材制造的结构优化设计提出了新的挑战。为了实现异种材料原位替换件的构型设计,提出增材制造损坏替换件拓扑优化设计方法,并以机用散热风扇为例开展应用研究。通过分析散热风扇服役环境和战时抢修需求,在变密度方法框架下建立结构总质量和转动惯量控制在原件数据附近小范围以内、以结构整体柔顺度最小化为目标的拓扑优化问题列式,并完成灵敏度分析公式推导。从拓扑优化结果及其重构模型的仿真数据可知:散热风扇替换件拓扑优化结果收敛性好、满足所有设计要求,重构方案满足增材制造工艺性要求,验证了本文设计方法的有效性。

基于数字孪生的航空发动机工艺设计系统构建方法

为了实现降低产品三维模型曲线的曲率极差的同时,达到提高工艺规程合格率、降低传递至执行端时长的目标,提出基于数字孪生的航空发动机工艺设计系统构建方法。利用基础数据层的数据库及文件系统调取基础数据层的航空发动机工艺数据,Savitzky-Golay滤波法对数据曲线作平滑处理后,Siemens NX软件构建航空发动机三维模型,实现航空发动机由物理环境到虚拟环境的数字孪生。设计结果经通信层的通信协议完成与用户层的数据交互。结果表明:该方法构建的工艺设计系统可实现航空发动机三维模型构建及曲线平滑处理,降低三维模型曲线的曲率极差和传递至执行端时长,提高工艺规程合格率。

航空制造企业供应商全寿命周期赋能体系研究

为充分发挥“链长”企业引领作用,保障航空制造企业供应链战略安全、全链质量稳定、提高供应链的配套能力,提出构建一套针对供应商全寿命周期的赋能体系,从顶层策划、建强能力布局、定向赋能以及赋能过程动态管理4个方面形成赋能体系,对供应商进行快速优质赋能,培育一批专业化优秀供应商,打造优质供应链体系,确保产业链供应链自主可控和经济安全,实现供应商全面质量提升。

电动操纵负荷系统在飞行模拟机中的应用

操纵负荷系统是飞行模拟机的重要分系统。以加拿大CAE公司生产的B737-800全动飞行模拟机为例,介绍飞行模拟机电动操纵负荷系统的组成、工作原理和控制策略,以及静态特性和动态特性的评估标准。

基于固有应变的PBF-LB复杂曲面应力模拟及失真迭代优化

金属激光粉末床熔化技术(PBF-LB)为航空航天复杂零件的制造提供了可行性和高效性,但成型过程中产生的应力和变形会影响零件的正常使用。利用固有应变法对PBF-LB成型过程进行模拟仿真,预测了内应力及变形,减少了试错次数,提高了打印质量和效率。针对复杂曲面零件设计了3种不同摆放及支撑打印成型方案,利用固有应变有限元分析法分析了预测应力趋势和变形分布,并对零件进行了失真迭代优化。对比优化前后结果发现最大正应力下降14%,等效应力下降17.9%。研究结果可以为PBF-LB工艺方案设计和优化提供参考。

基于增材技术的极小曲面结构散热仿真及性能研究

相比于风冷、相变等散热形式,液冷散热具有稳定高效等优势。针对目前大功率电子设备在高热流密度下的散热需求,本文通过仿真和试验方式,对比在同等热输入和散热介质流速下三种不同形式的散热结构的散热能力,三种结构分别为:矩形翅片、三角翅片型和三周期极小曲面(TPMS)型液冷散热结构。同时基于增材技术,对液冷板整体结构一体化设计制造并进行试验验证,结果表明TPMS形式的结构散热效果更好,一体化制造可行性良好。该研究为后续大功率电子装备的液冷散热结构设计与制造提供参考。

飞机蒙皮的数字化成形制造技术

数字化成形制造技术在航空制造领域的不断推广和应用,使飞机蒙皮从传统的经验型向科学型制造模式转变。飞机蒙皮数字化成形工艺是一个综合CAD工艺设计系统、CAE仿真分析、数控柔性工装、数字化测量和CAM数控成形技术的数字化生产制造技术。文章阐述了蒙皮数字化成形工艺中各个环节的关键技术以及相互之间的关系,并研制开发了相关的软件、算法和柔性工装,构建了一个完整的飞机蒙皮数字化成形工艺体系,为进一步推动蒙皮制造的数字化、柔性化水平提供了技术支持和保障。

飞机制造中关键特性的定义与管理

针对我国飞机制造中互换协调问题这个难点,提出了基于并行工程的关键特性定义与管理过程的计划-执行-检查-处理循环。该方法贯穿于飞机设计制造全过程,从产品制造需求定义顶级关键特性开始,在并行工程早期阶段依据制造树进行关键特性的分解传递,建立完整的关键特性树,为每个工位建立完善的标准工艺,在制造中执行标准工艺,对关键特性进行统计过程控制,并通过计划-执行-检查-处理循环的七个步骤完善标准工艺,达到在制造阶段控制关键特性并使之稳定的目的,从而较好地解决互换协调问题。最后通过方向舵与后缘舱实例对该方法进行了说明。

面向制造的飞机钣金零件多态模型

针对飞机钣金零件数字化制造过程中零件信息定义问题,对多态模型作进一步研究,建立了基于状态、特征、要素和数据4个层次的模型结构,分析了模型的内容和组元关系,结合实例给出了模型各个状态的定义顺序,说明了模型的实际应用。工艺设计、工艺装备设计等应用系统可以直接引用模型的状态信息,实现飞机钣金制造过程的数字量传递和智能化决策。

VTL1000型数控蒙皮拉形机运动仿真系统

为预先发现并避免拉形过程中可能出现的轨迹错误、意外碰撞等缺陷,开发了VTL1000型数控蒙皮拉形机运动仿真系统。给出了系统的流程和体系结构,研究了拉形轨迹的计算、拉形轨迹与机床运动参数的转换两项关键技术及相关算法。在CATIA环境下,采用组件应用架构二次开发技术,实现了系统的开发。通过对实际蒙皮零件拉形过程机床的运动仿真,验证了系统的实用性和稳定性。

虚拟修模技术在涡轮叶片模具优化设计中的应用研究

为了提高涡轮叶片的成形质量,减少模具的修模次数,提出了一种基于反变形原理的虚拟修模方法。通过使用P ROCAST软件对涡轮叶片铸造过程进行仿真,利用有限元模型计算涡轮叶片的精铸位移场,建立基于位移场的虚拟修模方法,并使用该方法对模具进行优化设计,经涡轮叶片模具设计仿真实验验证,所采用的方法取得了良好的效果,可初步应用于模具的优化设计。

飞机构型管理研究与应用

为了满足现代飞机复杂化、多元化和系列化的要求 ,保证在飞机数字化设计制造过程中产品数据的一致性、完整性和可追踪性 ,借鉴波音公司简化构型管理的思想 ,研究了飞机构型管理和控制的过程 ,强调构型管理技术在飞机研制的整个生命周期过程中的重要性 ,明确了构型管理的基本定义 ,区别了物料清单BOM (BillOfMaterial)视图———工程BOM、工艺BOM、制造BOM等与构型之间的关系 ,指出并分析了飞机构型管理和控制的 4项关键技术 ,即将基于图纸的构型管理变为基于零部件的构型管理 ;模块化组织飞机产品结构单元 ;简化有效性管理 ,通过模块有效性控制飞机产品构型 ;强化版本的控制 .并针对这 4项关键技术给出实际的应用解决方案 .

产品关键特性量化鉴别与分解方法应用研究

针对目前关键特性鉴别与分解依赖于实际经验、缺乏系统方法的现状,给出了关键特性定义与分解的量化方法。首先基于装配有向图,构建了关键特性备选集;然后基于田口质量损失方法引入损失灵敏度,定义了备选特性对上层关键特性的影响度。通过备选特性—关键特性波动关系的分析,推导出备选特性对上层关键特性的影响度计算公式,根据影响度的相对大小实现该层关键特性的定义。以某型飞机登机门为实例,验证了方法的有效性。

成熟度在飞机研制一体化流程的应用

为满足现代飞机的市场需求和最大限度地规避技术和质量风险,提高飞机设计制造一体化水平是必由之路.通过借鉴波音和空中客车相关思想,从一体化流程和数字化产品模型来明确成熟度的基本定义并强调成熟度的重要性,提出数字化模型成熟度和里程碑两项关键技术,研究在一体化流程中应用数字化模型成熟度的管理和控制方法,结合模块化的产品结构分解方法和企业的设计、生产和工艺的实际情况,建立起基于模块化的多级成熟度思想,并给出制造工艺流程设计的实例来验证这种方法对保证数字化产品模型完整和一体化流程畅通的有效性.

飞机制造中数字化标准工装的定义与应用

在分析传统协调方法的基础上,提出了飞机制造中的新型协调方法——数字化标准工装的定义与应用。该方法基于数字化设计制造技术和数字化测量系统,取代实物标准工装,使飞机零件工装及装配工装的设计制造发生了质的变化,可很好地满足飞机各协调部位的协调准确度要求、显著减少制造周期和制造成本。在有些协调部位可显著缩短协调路线,提高协调准确度。通过数字化标准工装的应用实例显示了其优越性,在零件制造中采取独立制造原则,可极大改善飞机的可维护性,是飞机制造中一个切实可行的方法。

利用散列对STL文件进行拓扑重建和修复

运用散列的方法重建STL文件的拓扑信息,并充分利用拓扑信息对STL文件的常见错误进行修复。研究了拓扑重建过程中散列Key值的计算方法,常见错误与拓扑信息的关联,修复错误的方法与流程。对于STL这种大数据量的文件,利用散列可以大量减少计算量,尤其对于拓扑重建的工作可以做到非常高效。本文为关于STL的错误修复与其他处理提供了一种高效的方法。

可重构柔性多点模具蒙皮拉形工艺设计系统

针对可重构柔性多点模具蒙皮数字化拉形中的钉柱高度计算和工艺设计问题,开发了可重构柔性多点模具蒙皮拉形工艺设计系统。给出了系统的功能模块和体系结构,研究了曲面空间定位、模面补充、钉柱调形高度计算、毛料尺寸及拉形轨迹计算等关键技术和相关算法。在CATIA环境下,采用组件应用架构二次开发技术,实现了系统的开发。通过对实际蒙皮零件的分析和计算,验证了系统的实用性和有效性。

基于模型的数字化定义技术

基于模型的数字化定义技术以三维产品模型为基础,集成了三维空间尺寸公差标注和制造要求标注在内的特征信息,在脱离了二维工程图纸应用的情况下,实现对产品特征描述、共享,满足信息系统的直接传递要求,并实现对产品信息的分类管理。结合我国787飞机转包生产,分析了基于模型的定义技术的应用情况。