污染环境中织状复材蒙皮孔的视觉检测技术研究

碳纤维增强复合蒙皮一般通过连接孔与飞机骨架零件进行连接,连接孔的孔位对于保证连接强度至关重要。为了实现污染环境中织状复材蒙皮孔的高效在机检测,文章设计了一套机器视觉装置,提出了连接孔与激光光斑的图像算法,通过孔区域快速定位和临近边缘搜索实现了孔周边缘的精确提取,结合激光光束标定和光斑坐标值计算连接孔的孔位。在蒙皮试验件上开展了在机测孔实验,将文章的图像算法与常规图像算法进行对比。结果表明,文章的算法具有更好的适应性;孔位测量误差小于0.05 mm,检测效率达到每分钟12孔。

考虑静强度和舵效约束的复材蒙皮后掠翼气弹剪裁

为解决后掠翼设计中减重与副翼效率降低的矛盾,进行了后掠翼复材蒙皮的气弹剪裁设计。针对复材蒙皮的铺层比例和厚度等设计参数,进行了变参分析,获得了设计参数对舵效的影响规律。根据所得参数影响规律,提出了在保持舵效不降低基础上进行蒙皮减重的工程优化设计策略。在此策略指导下,以复材蒙皮的铺层比例和厚度作为设计变量,同时考虑严重载荷工况下的静强度约束以及典型飞行状态下的舵效约束,以蒙皮重量最轻为目标函数,采用MSC.Nastran SOL 200模块成功进行了后掠翼复材蒙皮气弹剪裁设计。

复材蒙皮的硬涂层阻尼减振设计与优化方法

针对民用飞机复材蒙皮的局部振动问题,提出复材蒙皮的硬涂层阻尼减振设计方法,并综合考虑涂覆硬涂层对蒙皮结构的附加质量和固有特性影响,对硬涂层减振性能进行多参数优化。基于有限元法和经典层合板理论,建立复材蒙皮-硬涂层复合结构动力学方程,并以共振峰值降低量最高为目标、给定质量增加和固有频率变化范围为约束条件,采用可行方向法求解获得硬涂层材料性能参数和涂层厚度参数的最佳组合结果。优化算例表明,通过合理设计硬涂层的材料弹性模量和损耗因子参数组合,可涂覆更薄的涂层获得更高的共振峰值衰减,并将涂覆硬涂层带来的蒙皮结构质量增加与固有频率变化控制在设计范围内,获得最优的减振性能。

客机复材机身货舱门口框结构设计

探讨客机复合材料机身货舱门口框结构的设计技术,介绍复合材料的特点、优势和应用领域,以及机身货舱门口框结构的功能、要求和设计方法。从结构形式、材料选择、开口R角及铺层设计对蒙皮加强影响等方面分析复合材料机身货舱门口框结构设计中的关键问题以及采取的相应措施和技术手段,给出一个复合材料机身货舱门口框结构在某型客机上的应用方案和效果评价,并与传统的金属结构进行比较分析。

基于深度学习的复材表面缺陷检测方法

随着航空航天材料节能减重的发展趋势,高性能复合材料在飞机蒙皮中得到了广泛的应用。然而,对复合材料蒙皮零件的表面质量检测多由人工方式进行,检测效率低,精度低。近年来,视觉检测越来越受到人们的关注,主要是因为它的高精度和高灵活性的无损检测特性。针对复合材料蒙皮零件表面缺陷的视觉检测需求,本文搭建了基于机器人的检测平台,该平台创新性地集成了机械手模块、图像采集模块、激光测距模块、深度学习模块以及配套的上位机软件。为了保证检测的效率和准确性,本系统基于YOLOv5开发了检测算法。此外,由于缺乏原始复合材料蒙皮零件,系统通过镜像旋转、平移和添加噪声3种方法对训练数据集进行扩展。实验证明,该系统能够实现对各类复合材料蒙皮零件的在线、自动化和准确地检测。该系统可以在0.744 s内完成尺寸为5496像素×3672像素的图像检测,且检测精度达到96.35%,满足复合材料表面质量检测的要求。

考虑刚度约束的复材机翼蒙皮开口补强设计研究

提出了一种可同时考虑弯曲、扭转刚度约束和静强度约束的复材机翼蒙皮开口补强优化设计方法。传统的补强方法只考虑了开口边缘和开口两侧的补强,而忽略开口之间的补强,这样的补强方式在满足静强度约束时可能无法满足扭转刚度的要求,给飞机的颤振安全带来隐患。而考虑多约束的优化方法以开口周边不同区域的蒙皮厚度和各角度铺层比例为设计变量,以典型载荷下翼盒的弯曲变形,扭转变形和开口处应变为约束条件,以结构质量最轻为优化目标,建立优化问题模型,并使用修改后的可行方向法求解,能够在满足静强度要求的情况下优化铺层比例、提高结构效率,增加开口后翼盒的扭转刚度,并在一定程度上减轻结构重量。

后机身蒙皮的改进优化

后机身蒙皮是结构的重要组成部分,其承受尾翼带来扭转等不同部件传递来的多方向载荷,适于发挥复合材料各向不同性的优势。由于受力方向多样化,合理设计铺层角度、铺层比例、铺层顺序和铺层厚度等参数以获得最大的减重收益,是复合材料蒙皮壁板设计的重点和难点。该文利用hyperworks有限元分析软件,将某型机的后机身上壁金属蒙皮改进为复复合材料结构,进行形状、尺寸和铺层顺序优化,结果表明:优化后满足强度、刚度和稳定性要求且获得了显著的减重效益。

复材机翼蒙皮多点柔性成型质量分析

为提升复材机翼蒙皮柔性成型质量,本工作探寻了不同厚度、不同种类压痕抑制垫与复材机翼蒙皮成型质量间的作用规律。结果表明:当硅胶厚度为2.0 mm时,复材机翼蒙皮表面的压痕完全消失,其平均型面误差不高于1.36 mm,较无压痕抑制垫柔性成型蒙皮件型面误差降低26.88%;当丁腈橡胶厚度为1.5 mm时,复材机翼蒙皮表面的压痕完全消失,其平均型面误差不高于0.87 mm,较无压痕抑制垫柔性成型蒙皮件的平均型面误差降低53.23%。本研究揭示了材质较软的压痕抑制垫能够有效抑制压痕和减少型面误差,提高复材构件型面成型质量;压痕抑制垫厚度过大,会导致纤维复材机翼蒙皮型面偏差增加。本工作为航空复材机翼蒙皮柔性成型积累了基础数据。